夏天来了家里使用的制冷装置除了空调,用的最多的就是电风扇了,不知道大家有没有观察到,风扇的扇叶大部分都是3片的,这样的设计与什么有关?
轴流风扇的叶片数目却往往是奇数。
这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶,又没有调整好平衡,很容易使系统发生共振,倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳,将会使叶片或心轴发生断裂, 因此多设计为关于轴心不对称的奇数片扇叶设计。
这一原则普遍应用于包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。
家庭使用的电风扇都是3个叶片的,叶片形状是鸟翼型(设计术语),这种形式的叶片流量大,噪声低,符合流体力学原理,用它作成的电风扇适合家庭使用。
所以绝大多数电风扇都是三片叶的。
另外,三片叶有较好的动平衡,不易产生振荡,从而减少轴承的磨损。延长使用期限,降低维修成本。
出于力学角度考虑:3片风扇可以形成不对称的一个合理的力学动力,当1片叶片不具备动力势能时,其他的2片处于势能状态,2片势能叶片自然可以轻松带动一片暂时不具备势能叶片,可以节省电力和节约能量。
但是随着新材料新技术的应用,3叶片电风扇设计初始节约势能的优势被忽略了。
人们发现用新材料新技术制作的4叶片,6叶片或者9叶片电风扇产生的风力和消耗的能源比3叶片电风扇产生的风力大,现在电力相对比较发达,能源消耗被忽略不计。
其次是和科技发展有关系,人们现在见到的3个风扇的电风扇是现代早期的设计,局限于当时的设计观念和力学水平的认识。
部分3扇电风扇仍然沿用至今,但是现在基本已经很少见了。
现在生产的电风扇随着科技的发展叶片有了多种变化,如叶片数量增加,叶片角度加大从而产生了更大的风力。
这跟现代科技发展如设计观念,材料更新,马达技术的提高等等都有很大的关系。
今后,随着科技的发展,3片的电风扇仍然会存在,但是在材料和设计上会有很大的变化的.如叶片也采用新材料。加大叶片角度产生更大的风力等等。
总结一下:电扇叶片数的选择:
1、技术方面考虑:叶片数过多会使弦长变短,叶片曲率变大,逆压梯度增大,气流容易分离,导致效率的下降。因此,加大叶片数受到最小叶片弦长的限制。
2、制作成本考虑,3叶片的电扇比较经济。
3、从外观考虑:3叶片的电扇比2片、4片较为美观一点。
4、力学角度考虑:3片风扇可以形成不对称的一个合理的力学动力,可以节省电力和节约能量。
5、经过长期的优化选代,取最佳叶片数3片。