Próba stworzenia idealnego wentylatora przez Noctua - Inżynier Noctua przedstawia ograniczenia obecnej konstrukcji wentylatora

Kąt nachylenia łopatek i kąt natarcia to różne, ale często mylone pojęcia

Dellinger wyjaśnia, że "kąt łopatki" (lub kąt zataczania) odnosi się do geometrycznego nachylenia między łopatką wentylatora a płaszczyzną obrotu, podczas gdy "kąt natarcia" opisuje aerodynamiczną interakcję między łopatką a napływającym strumieniem powietrza. Kąty te różnią się na całej długości łopatki - są bardziej strome w pobliżu piasty i bardziej płaskie na końcu, aby dopasować się do profilu prędkości obrotowej. Większy kąt łopatki zwiększa przepływ powietrza na obrót, ale grozi przeciągnięciem, prowadząc do separacji przepływu i zwiększonych turbulencji akustycznych. Nawet niewielkie korekty kąta nachylenia łopatek, wynoszące zaledwie 1°, mogą mieć wymierny wpływ zarówno na wydajność przepływu powietrza, jak i poziom hałasu.

Mniejsza liczba łopatek może zmniejszyć hałas, ale kosztem projektu

Liczba łopatek wentylatora ma bezpośredni wpływ na częstotliwość przechodzenia łopatek, co koreluje z tym, jak ludzie postrzegają hałas wentylatora. Przykładowo, wentylator z siedmioma łopatkami obracający się z prędkością 2000 obr./min emituje dźwięk o niższej częstotliwości 233 Hz w porównaniu do wentylatora z dziewięcioma łopatkami o częstotliwości 300 Hz. Jednak zmniejszenie liczby łopatek wprowadza kompromisy w zakresie generowania ciśnienia i sztywności łopatek. Projektanci muszą zrekompensować to większymi łopatkami lub wyższymi obrotami, co może zniwelować korzyści akustyczne. Noctua obecnie preferuje konstrukcje z dziewięcioma łopatkami dla wentylatorów 120 mm, powołując się na równowagę między przepływem powietrza, ciśnieniem, integralnością strukturalną i akustyką.

Gęstość żeber radiatora wpływa na turbulencje i dźwięk

Konstrukcja radiatora wpływa nie tylko na wydajność chłodzenia, ale także na hałas wentylatora. Podczas gdy radiatory korzystają z większej liczby żeberek i większej powierzchni, zwiększenie gęstości żeberek wprowadza opór przepływu powietrza. Opór ten może zmusić wentylatory do pracy w pobliżu obszarów przeciągnięcia na ich krzywych ciśnienia, zwiększając turbulencje i nieprzyjemne tony. Przenoszenie ciepła jest również nierównomierne wzdłuż żeber - wzrasta na krawędzi czołowej i spada z powodu tworzenia się warstwy granicznej. Najnowsze konstrukcje Noctua starają się łączyć charakterystykę wentylatora z dopasowanym oporem radiatora, aby pozostać w optymalnych zakresach przepływu powietrza.

Postępy w projektowaniu prawdopodobnie będą wynikać z materiałów, a nie geometrii

Podczas gdy narzędzia do symulacji i przewidywania dojrzały, przyszłe ulepszenia w projektowaniu wentylatorów konsumenckich mogą zależeć bardziej od materiałów niż geometrii. Przejście firmy Noctua z tworzyw sztucznych PBT i ABS na polimer ciekłokrystaliczny (LCP) umożliwiło ściślejsze tolerancje końcówek i niższe wibracje, co pomogło ustabilizować wydajność przy wyższych prędkościach. Metalowe lub kompozytowe łopatki teoretycznie mogłyby przynieść korzyści, ale prawdopodobnie zwiększyłyby hałas i koszty produkcji. Pewne dostrajanie akustyczne jest już realizowane za pomocą technik kontrolowanej turbulencji, takich jak odśrodkowa struktura piasty turbulatora widoczna w wentylatorach G2 firmy Noctua.

Podsumowanie

Dellinger pozostaje ostrożny w kwestii przyszłych przełomów w projektowaniu wentylatorów, sugerując, że większość możliwości inżynieryjnych została zbadana w ramach ograniczeń obecnych materiałów i przypadków użycia. Podczas gdy niska liczba łopatek lub koncepcje bezżebrowe mogą wzbudzić zainteresowanie, praktyczne ograniczenia w przepływie powietrza, turbulencjach i kosztach sprawiają, że są one na razie w dużej mierze teoretyczne.