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风扇有几片扇叶是怎么设计的?

Discussion in '知乎日报' started by 漂亮的石头, 2016-06-18.

  1. 漂亮的石头

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    日报标题:风扇应该有几片叶片?这个问题还要问一位老船长

    [​IMG] Patrick Zhang,电气工程师

    日常所见的风机有两种,第一种是轴流风机,第二种是离心风机。

    轴流风机产生的是气体的流量,它的风浆少,气体流量大但风压很低。

    [​IMG]

    注意:轴流风机产生的风压方向是旋转风叶的轴向,这也是它的名称叫做轴流风机的由来。

    离心风机可以产生较大的气体压强,但气体流量相对较小。

    [​IMG]

    注意:离心风机产生的风压方向为旋转风叶的切线方向,它利用的是离心力,这也是它的名称——离心风机的由来。

    对于电风扇,它无所谓风压,需要的是空气的流量,自然它的叶片就少了,甚至两片叶片就够了。

    吸油烟机,它的背后有长长的烟道,并且往往各家各户都在同一个时间段做饭,烟道压强更大,所以吸油烟机的风机一定要采用离心风机才行。既然是离心风机,当然它的叶片就比较多了。

    船的螺旋桨和水泵也有类似的结构。

    船的螺旋桨,它的叶片就很少。船依靠螺旋桨排出越多的水体流量,船速就越快。

    [​IMG]

    而水泵就不一样了,它要产生水压也即扬程,因此普通的离心水泵利用了离心原理,它叶片多,出水方向在切线方向。

    那么流体的压强与流量之间有何关系?这个关系与一位科技大师有关:

    [​IMG]

    原来流体的压强近似与流量的平方成反比!

    伯努利其实是一个家族,其中出过多位科学家。读过大学数学和流体力学就知道,伯努利这个名字会不断地出现,其出现频率之高让人惊叹。

    这才是真正的科学之家。


    说来有趣,某日不知看了什么书,说 18 世纪时某国的某条著名河道上,来来往往穿梭着汽船,每条汽船都拖着一组有多许多叶片构成的螺旋桨。突然,某汽船上的螺旋桨断了,只剩下几片叶片,船长发现汽船的速度居然变快了。回去以后他索性把多余的叶片去掉,只留下四片,试车后发现船速更快。

    后来,世界各国船舶的螺旋桨大多是三片或者四片。

    在日本宫崎骏动画《天空之城》中还能看到这些多叶片螺旋桨的模样:

    [​IMG]

    [​IMG]

    注意看海盗船的螺旋桨,似乎有四组。其实用处不大,有一组就行了。

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