Попытка Noctua создать идеальный вентилятор - инженер Noctua описывает ограничения в текущей конструкции вентилятора

Угол лопасти и угол атаки отличаются, но их часто путают

Деллинджер поясняет, что "угол лопасти" (или угол наклона) относится к геометрическому наклону между лопастью вентилятора и плоскостью вращения, а "угол атаки" описывает аэродинамическое взаимодействие между лопастью и набегающим потоком воздуха. Эти углы варьируются по длине лопасти - более крутые в районе ступицы и более плоские на кончике - в соответствии с профилем скорости вращения. Больший угол лопасти увеличивает расход воздуха за оборот, но чреват срывом, что приводит к разделению потока и увеличению акустической турбулентности. Даже небольшие изменения угла наклона лопастей, всего 1°, могут заметно повлиять как на производительность воздушного потока, так и на уровень шума.

Меньшее количество лопастей может снизить уровень шума, но за счет стоимости конструкции

Количество лопастей вентилятора напрямую влияет на частоту пролета лопастей, которая коррелирует с тем, как люди воспринимают шум вентилятора. Например, вентилятор с семью лопастями, вращающийся со скоростью 2000 об/мин, издает более низкочастотный тон 233 Гц по сравнению с девятилопастным, который составляет 300 Гц. Однако уменьшение количества лопастей приводит к компромиссу в создании давления и жесткости лопастей. Конструкторам приходится компенсировать это более крупными лопастями или более высокими оборотами, что может свести на нет акустические преимущества. В настоящее время компания Noctua отдает предпочтение девятилопастным конструкциям 120-мм вентиляторов, считая их балансом между воздушным потоком, давлением, структурной целостностью и акустикой.

Плотность ребер радиатора влияет на турбулентность и тон

Конструкция радиатора влияет не только на производительность охлаждения, но и на шумовое поведение вентилятора. Хотя радиаторы выигрывают от большего количества ребер и большей площади поверхности, увеличение плотности ребер создает сопротивление воздушному потоку. Это сопротивление может заставить вентиляторы работать вблизи областей срыва на их кривых давления, увеличивая турбулентность и неприятные тональные оттенки. Теплопередача также неравномерна вдоль ребра - она увеличивается на передней кромке и уменьшается из-за образования пограничного слоя. В последних разработках Noctua предпринята попытка сочетать характеристики вентиляторов с соответствующим сопротивлением радиатора, чтобы оставаться в оптимальных диапазонах воздушного потока.

Конструктивные усовершенствования, скорее всего, будут связаны с материалами, а не с геометрией

Несмотря на развитие инструментов моделирования и прогнозирования, будущие улучшения в дизайне потребительских вентиляторов могут в большей степени зависеть от материалов, а не от геометрии. Переход компании Noctua с пластиков PBT и ABS на жидкокристаллический полимер (LCP) позволил добиться более жестких допусков на наконечники и снизить вибрацию, что помогло стабилизировать производительность на высоких скоростях. Металлические или композитные лопасти теоретически могут дать преимущества, но, скорее всего, повысят уровень шума и стоимость производства. Некоторая акустическая настройка уже осуществляется с помощью методов контролируемой турбулентности, например, с помощью центробежной турбулентной втулки, которая используется в вентиляторах Noctua G2.

Заключение

Деллинджер по-прежнему осторожно относится к будущим прорывам в дизайне вентиляторов, полагая, что большинство инженерных возможностей уже изучено в рамках ограничений, накладываемых существующими материалами и вариантами использования. Хотя концепции с малым количеством лопастей или без оребрения могут вызвать интерес, практические ограничения, связанные с воздушным потоком, турбулентностью и стоимостью, пока что делают их в значительной степени теоретическими.