戴森无叶风扇如何工作

在2009年10月，詹姆斯·戴森（James Dyson）的家用电器公司，以其吸尘器系列而闻名，推出了一款名为戴森Air Multiplier的新设备。Air Multiplier是一款具有不同寻常特点的风扇：没有可见的叶片。它似乎只是一个安装在底座上的浅圆管。

此后，戴森扩展了其空气处理产品系列，这些产品使用相同的无叶风扇技术，现在还包括空气净化功能。其中一些还可以作为干燥房间的加湿器使用，还有一些可以同时作为加热器和空气循环风扇。

但仅仅看着这些设备，你不会期望感受到从中传出的温暖或凉爽的微风。眼前没有移动的零件。但当它们启动时，你会感到吹来的空气。那么它们是如何工作的呢？一个开放的圆环如何在没有风扇叶片的情况下推送空气？

正如你可能想象的那样，这里涉及一些科学原理。还涉及电子元素。虽然管内没有任何叶片，但风扇的底座内含有一个无刷电动机，它吸入空气并将其送入圆形管道。空气沿着设备内部流动，直到到达管道内的一个缝隙。这提供了产生微风的基本气流，当你站在风扇前时就会感受到。

戴森称这些设备产生的微风比带有叶片的标准风扇更一致和更稳定。由于没有旋转的叶片，风扇的微风不会以短暂的气流阵风来打击你。

将戴森Air Multiplier称为无叶风扇或许有点误导性。它们确实有叶片，只是你看不到，因为它们隐藏在底座内部。一个电动机旋转着九个不对称排列的叶片，将空气引入设备。据戴森称，最新版本的设备每秒可以投射超过77加仑的空气，以进行冷却气流。

空气流通过机器的背面。但风扇是如何使得进入底座的空气量增加的呢？这归结为物理学。尽管大气是气体的，但气体遵循流体动力学的物理定律。当空气通过圆形管道的缝隙流过并从风扇前部流出时，风扇后面的空气也被抽入管道内。这被称为感应。电动机推动的流动空气诱导风扇后面的空气跟随。

风扇边缘周围的空气也会开始朝着微风的方向流动。这个过程称为诱导。通过感应和诱导，戴森声称其风扇使气流输出增加了15倍于通过底座电动机吸入的量。然而，戴森的这种独特风扇并没有完全克服一个问题。接下来你将看到，为什么在制作第二个版本时，戴森改变了Air Multiplier的设计。

尽管原始的戴森Air Multiplier拥有前沿的概念，但它确实存在一个显著的缺陷，即噪音较大。戴森注意到了这一点，并决定重新设计其风扇的第二代。

为此，公司进行了一笔巨额的投资。戴森投入了超过6千万美元进行研究，并指派了65名工程师参与项目。他们共同创建了640个原型，并申请了数百项专利，逐渐微调每个设计，以调查这个奇特风扇内部空气的运动。

可以想象，噪音问题的一部分源于湍流。原始的Air Multiplier将空气吸入其底座，然后在底座中胡乱弹跳，制造混乱...和噪音。为了准确定位这个噪音，研究人员将风扇放置在一个隔音室内，配备10个麦克风，监听每一个旋转和嗡鸣声。

然后，他们制作了半透明的原型，并通过设备传递紫外线颜料和烟雾。高速摄影机提供了逐帧播放，为他们提供了关于空气聚集和引起骚动的地方的视觉线索。

戴森的工程师通过在风扇底座中集成Helmholtz腔室来解决湍流问题。如果你曾经将海贝贝靠近耳朵，或者在玻璃瓶口吹气，你就经历过这些腔室的效果，声音在坚硬表面上反弹和滑动。

当然，Helmholtz腔室会制造噪音。找出这些腔室的工作原理，然后就可以控制噪音。通过在Air Multiplier底座中添加某种形式的Helmholtz腔室，工程师增加了空气压力，最终这些腔室开始充当减噪器。

汽车制造商对Helmholtz腔室的原理非常熟悉。在减少排气系统噪音时，他们会操纵这些原理。在Air Multiplier的情况下，工程师基本上调整了这些腔室，以特定地消除人类尤其讨厌的1,000赫兹范围内的声音。

他们的努力（以及堆积如山的研究资金）取得了成功。据戴森称，第二代风扇比其前身安静了75％。由于空气在整个Air Multiplier中更为顺畅和高效地流动，戴森能够减少电机的功率。他们表示新型电机所需的电力减少了40％。

由于其静音性能，噪音减轻协会于2014年授予第二代Air Multiplier“Quiet Mark”奖。该奖项授予那些对不必要噪音污染进行限制的产品。

如今，戴森已经将Air Multiplier的功能扩展到远远超出吹送凉爽空气的范畴。Dyson Cool是一款忠于其Air Multiplier根源的风扇。但新型号还在底座中配备了HEPA过滤器，据该公司称，通过捕捉99.95％的污染物，包括甲醛，创造出更为清洁的空气，提高了50％。

购物者可以选择一款既能加湿、净化和冷却房间的设备，也能净化、加热和冷却房间的设备。作为21世纪的产物，其中许多设备可以连接到家庭Wi-Fi，并兼容您的语音助手。

所有这些技术都不便宜，带有空气净化器的风扇起价约为400美元。风扇的功能越多，价格就越高，一些型号的价格约为1,000美元左右。

毫无疑问，戴森Air Multiplier是一项引人注目的发明。它的时尚设计和创新技术在推出时引起了博客界的轰动。也许在未来，我们的风扇都不会再有可见的叶片。

翻译及转载自https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/home/dyson-bladeless-fan.htm?srch_tag=uruivx7n7kiue65bw2b2bjhm4ffj34uu