无叶风扇 无叶风扇的优缺点

炎炎夏日，清凉消暑不可或缺的神器就是空搅拌风扇。但如果空开久了，会让人觉得无聊，所以有些人更喜欢风扇的自然风，而不是空。

近年来，市场上出现了一种外形奇特的风扇——无叶风扇。不像我们熟悉的风扇，它看起来像是一个安装在柱子上的大圆环，但在空空的圆环里，却能吹出凉风。

你体验过无叶风扇吗？

来源:知乎@卡卡聊家电

很多人可能会好奇，没有叶片的风是怎么吹出来的？这是什么“黑科技”？今天，我们将揭示无叶风扇的秘密。

无叶风扇也有叶片？

如果你身边刚好有一个无叶风扇，可以靠近一点仔细观察。机器一开机，一股高速的气流就会从大圆环内侧的一个缝隙中吹出来，下面的底座上有一些气孔，你把手放在旁边就能隐约感觉到一股吸力。

有迹象表明空气体被某种装置从底座吸出，然后从环上的缝隙吹出。其实这个过程依赖于无叶风扇的核心——离心式压缩机。可以瞬间吸入空气体，对空气体加压，使其继续流向上方环形通道。这些功能需要离心式压缩机中电机和叶轮的配合。

离心式压缩机可以连续吸入空气体，并在压力下输送。

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叶轮？说到这里，可能有人会说，原来的无叶风扇只是把叶片都藏在里面了。注意，这个刀片和另一个刀片不一样，它们的工作原理不一样。

传统的风扇叶片，依靠曲面的形状，“切割”叶片附近的空气，并在旋转时向前推动，从而形成直吹向我们的风。一般家用风扇的叶片每分钟能转1000次左右。

当离心式压缩机工作时，内部叶轮在电机的驱动下可以每分钟旋转50000次。更何况转速可以达到普通电风扇的100倍！空在高速旋转的叶轮驱动下，气体会因离心作用而从中心甩向边缘。

叶轮吸入空气体，流入处叶片间距小，流出处叶片间距大。

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叶轮中的叶片形状复杂，叶片间距由中心向边缘逐渐扩大。生活中，我们知道巷子里的风比大马路的风大。同样，由于叶片间距的增大，叶轮边缘的空气体流速会比中心慢。速度的差异会带来什么影响？

你可以拿两张纸，做一个小实验。将两张纸拉近，然后向中间吹气。你会发现纸不会被吹向两边，而是会相互靠近。

拿两张纸，做一个伯努利原理的小实验。

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这种现象可以用伯努利原理来解释。伯努利原理告诉我们，速度越大，压力越小。在两张纸之间吹气时，中间的压力会降低，所以纸会被外面压力更大的空气体推得更近。

同样，当叶轮内的空气体流向更宽的边缘区域时，流速降低，压力升高，起到增压作用，使这部分空气体不断被输送到上环的出气口。类似于吸入空气体并加压的工作原理，也应用在飞机和汽车发动机的涡轮上。

风力可以放大？

无叶风扇的叶轮相对较小，仅靠叶轮输送的空空气往往无法提供足够的风量。但是很多商家声称他们的无叶风扇采用了“空空气倍增”的技术，可以放大风量。这是怎么回事？

如上所述，空气体被叶轮吸入，然后输送到圆环内部的出气间隙流出。高速气流并不四处乱飞，而是顺从地沿着圆环的内表面快速流动。

从出气口流出的高速气流将逆着环的内表面流动。

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这种现象被称为柯恩达效应。当快速流动的气体通过一个平缓的表面时，它会偏离原来的流动方向，转而流过附着表面。日常生活中，当你拿着勺子的背面靠近水龙头流出的水时，原本垂直的水柱会被勺子“吸引”而变得弯曲，这也是康达效应的体现。

因此，流速快的空气体集中在环内表面附近的区域。还记得前面提到的伯努利原理吗？因为流速高的地方压力低，所以在环形区域和风扇后面的区域之间会有明显的压力差。在压差的驱动下，后部的大量空气体被压入环形区域，然后向前喷射。这样就大大增加了风量。

压力差驱使更多的外部气流移动，从而产生更大的风力。

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其实离心式压缩机输送的增压空气体只占吹在我们身上的风量的很小一部分，却起到了引玉的作用。通过它产生的压力差，它可以驱动几十倍体积的外部气体来提供足够的风力。因此，无叶风扇中离心式压缩机的尺寸和功率不需要很大。

叶轮只需要吸入少量空空气，就可以产生大量的风力。

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无叶风扇的优缺点

由于工作原理的不同，无叶风扇吹出来的风不会像传统风扇那样产生阶段性的冲击，而是柔和顺滑，体验更加舒适。

对于传统的风扇，家长会告诫孩子不要把手伸进风扇的旋转叶片里。无叶风扇无外露叶片，安全隐患低，便于日常清洁。另外，目前还有集加湿、净化、熏香于一体的无叶风扇。传统的风扇由于结构的限制，很难做到这一点。

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然而，无叶风扇也有一些缺点。最重要的一点就是贵。有些无叶风扇的价格比普通风扇高出几十倍。买无叶风扇几乎和买空音一样快。另外，根据很多朋友的体验，远距离吹风的体验会降低很多，会出现噪音等问题。

希望未来在各大厂商的努力下，无叶风扇更加实惠，在炎炎夏日将舒适的自然风吹进千家万户。

作者简介:魏，应用工程师，上海交通大学力学博士。

编辑:小叮当

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编辑:肖聪