風(fēng)扇在散熱系統(tǒng)里一直有很特殊的位置，倒底哪些東西是最重要的呢。其實(shí)， 衡量一款風(fēng)扇的品質(zhì)，最重要的兩個(gè)方面為性能與壽命，其次便是越來越受到關(guān)注的工作噪音；此外，關(guān)系到能否正常使用，還必須注意風(fēng)扇的規(guī)格與功率。 " t! N" S- K6 U3 Y1
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　　與底面尺寸息息相關(guān)的數(shù)據(jù)為過風(fēng)面積（風(fēng)扇底面積減去外框與電機(jī)占據(jù)部分所占面積的結(jié)果），進(jìn)一步則影響到風(fēng)扇的重要性能指標(biāo)“風(fēng)量”。擁有更大的底面尺寸，一般就可以獲得更大的過風(fēng)面積，在風(fēng)速相當(dāng)?shù)那闆r下，將獲得更大的風(fēng)量；反過來考慮，就可以降低風(fēng)速卻不減少風(fēng)量，采用“大口徑”風(fēng)扇也是目前風(fēng)冷散熱器發(fā)展的大趨勢之一。 ' ]# Y5 S+ d/ J/ [3 K
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　　增加風(fēng)扇的高度有利于增大風(fēng)扇功率、加大扇葉面積，都可以增強(qiáng)風(fēng)扇的性能；有些風(fēng)扇也會利用增加的高度在外框上添加導(dǎo)流片或改變扇葉旋轉(zhuǎn)面方向（即非軸流風(fēng)扇）等。

風(fēng)速 : m  {( w+ P- ?% K

　　風(fēng)速是風(fēng)扇重要的性能指標(biāo)之一，與最重要的兩項(xiàng)性能指標(biāo)之一風(fēng)量關(guān)系密切。 4 }  ^. e& R3
r7 e  d  J5 t

　　風(fēng)速即風(fēng)扇出風(fēng)口或進(jìn)風(fēng)口的空氣流動速度，單位一般為m/s；僅是某一位置的速度數(shù)值，不能完全體現(xiàn)風(fēng)扇的性能。風(fēng)速在不同位置數(shù)值可能有較大差異，且平均值難以計(jì)算，一般不用來表示風(fēng)扇的性能。 " h4 g4 t: v2 I! a; }& D

　　風(fēng)速的高低主要取決于扇葉的形狀、面積、高度以及轉(zhuǎn)速。扇葉形狀設(shè)計(jì)、面積、高度的影響較為復(fù)雜；風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)速越快，則是顯而易見的常識。

風(fēng)量： ! x, n* G: e  P8 n6
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　　風(fēng)量是風(fēng)扇最重要的兩項(xiàng)性能指標(biāo)之一。 2 W) k! Z& B2 j6 g. {

　　風(fēng)量即單位時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)扇出風(fēng)口（或進(jìn)風(fēng)口）截面的空氣體積，單位一般為cfm，即立方英尺每分-cubic
feet per minute，或cmm，即立方米每分- cubic
metres per minute。風(fēng)量是風(fēng)扇性能的整體衡量指標(biāo)，不受到尺寸、結(jié)構(gòu)、方式的限制，也不限于直流無刷風(fēng)扇，可適用于任何空氣導(dǎo)流設(shè)備。 

　　風(fēng)量＝平均風(fēng)速 x 過風(fēng)面積。可見，風(fēng)扇風(fēng)量的大小基本取決于風(fēng)速的高低與過風(fēng)面積的大小。過風(fēng)面積相同，風(fēng)速越高，風(fēng)量越大；風(fēng)速相同，過風(fēng)面積越大，風(fēng)量越大

風(fēng)壓： 

　　風(fēng)壓是風(fēng)扇最重要的兩項(xiàng)性能指標(biāo)之一。 ) P2 m- d9 q1 |. `/ ^: T1 ]2
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　　風(fēng)壓即風(fēng)扇能夠令出風(fēng)口與入風(fēng)口間產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，單位一般為mm（cm） water column，即毫米（厘米）水柱（類似于衡量大氣壓的毫米汞柱，但由于壓強(qiáng)差較小，一般以水柱為單位）。風(fēng)壓是衡量風(fēng)扇“強(qiáng)勁”程度的重要指標(biāo)，如果將風(fēng)量比作一把武器的揮擊力量，那么風(fēng)壓就是這把武器的鋒利程度。 * W. D; j; O* H, V* g& m

　　風(fēng)壓主要取決于扇葉的形狀、面積、高度以及轉(zhuǎn)速，前三者的影響較為復(fù)雜，于轉(zhuǎn)速的關(guān)系則簡單直接——轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)壓越大。

風(fēng)扇產(chǎn)品所說明的風(fēng)量與風(fēng)壓均為理想狀態(tài)下的最大值，即風(fēng)扇入風(fēng)口與出風(fēng)口之間無壓強(qiáng)差狀態(tài)下的風(fēng)量（最大風(fēng)量），以及風(fēng)扇向密閉氣室內(nèi)吹風(fēng)，直至風(fēng)量為零狀態(tài)下氣室與外界氣壓的差值（最大靜壓）。它們并非兩個(gè)孤立的性能指標(biāo)，而是互相制約著，之間的關(guān)系就是流體力學(xué)中典型的流速與壓強(qiáng)間的關(guān)系——風(fēng)量隨著壓強(qiáng)差的增大而減小，兩者互相制約的程度則取決于扇葉形狀與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

轉(zhuǎn)速： # K4
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　　轉(zhuǎn)速是風(fēng)扇各項(xiàng)性能指標(biāo)的根本決定因素之一。 & x6 s4 A& S3 ]0 N; s: l/ v3 ]

　　轉(zhuǎn)速即風(fēng)扇扇葉在單位時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的周數(shù)，單位一般為rpm，即rounds per minute-轉(zhuǎn)每分。轉(zhuǎn)速是風(fēng)扇最容易測量的參數(shù)，高轉(zhuǎn)速是各種“暴力”風(fēng)扇力量的源泉，也是大噪音的根源。 

　　轉(zhuǎn)速基本上取決于風(fēng)扇采用的電機(jī)性能。 

　　只要確定了風(fēng)扇的物理規(guī)格、結(jié)構(gòu)，各種性能就全部由轉(zhuǎn)速決定。轉(zhuǎn)速可以影響到風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓、噪音、功率，甚至使用壽命。轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)扇性能越強(qiáng)，即風(fēng)速越快，風(fēng)量越大，風(fēng)壓越大；同時(shí)，轉(zhuǎn)速高，摩擦、振動就多、噪音就大，軸承等損耗設(shè)備的壽命就短；轉(zhuǎn)速提高，電機(jī)消耗功率增大也是必然結(jié)果。

噪音： 

　　噪音是各種設(shè)備越來越受到關(guān)注的指標(biāo)。 + ~( G7 \+ Y+ W8 |" y- y

　　噪音即風(fēng)扇工作過程中產(chǎn)生的“非樂音”聲響。目前較為通行的測量標(biāo)準(zhǔn)為計(jì)權(quán)聲級測量，通常采用A聲級計(jì)權(quán)，常用單位：分貝（A）或dBA。   A1 X! t' b4 k/ `9
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　　A聲級計(jì)權(quán)模擬人耳的聽聲規(guī)律，能夠較好地反映人耳對噪聲的強(qiáng)度與頻率的主觀感覺，據(jù)此制作電計(jì)算曲線計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，具有以下優(yōu)點(diǎn)： - q, g/ B4 |0 g0 _9 `8 l%
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　　1.使用單一的評價(jià)參數(shù)，方便； 

　　2.該曲線能較好地模擬人耳的聽聲特點(diǎn)； 

　　3.將主觀因素與客觀物理量恰當(dāng)結(jié)合起來，可用于比較不同場合的噪聲； : [9 P/ Z/ B& d5 G) A

　　4.可以用于做為噪聲的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 

　　噪音的強(qiáng)度主要有聲強(qiáng)與聲壓兩種衡量方式，聲強(qiáng)（聲功率）是測量物體單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的聲音總能量，聲壓是測量人耳收到的噪音壓強(qiáng)值，通常采用對數(shù)形式表示，是一種“相對級別”，故將測量儀器稱為聲級計(jì)。原理公式如下： 

　　聲強(qiáng)級數(shù)：SIL＝log(I/I0)（Bel/貝爾）＝10 x log(I/ I0)（dB/分貝）； 

　　其中I為測量聲強(qiáng)，I0＝10^(-12) W/m^2為最小可聞聲強(qiáng)。 

　　聲壓級數(shù)：L＝log(p^2/p0^2)（Bel/貝爾）＝10 x log(p^2/p0^2)（dB/分貝）； 7 [- V; @# r$ ^( J2 }"
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　　其中p為測量聲壓，p0為最小可聞聲壓，單位：N/m^2。 6 J: ?, x! n4 K# z7 X  B

　　由上式可見，0dB是人耳聽力的閾值。120-130dB是一般人能承受的最大聲音。一般人能夠分辨的最小聲音變化是3dB的聲壓或1.5dB的聲強(qiáng)。3dB的聲強(qiáng)增量相當(dāng)于測得的聲強(qiáng)加倍。而5dB的聲強(qiáng)增量才使人聽到的聲音響度加倍。6dB增量相當(dāng)于測得的聲壓加倍，而10dB的聲壓增量才使人聽到聲音響度加倍。 ! N0 ~& e2 i% b% c7 Q4 y

　　一些典型環(huán)境噪音聲級（聲壓）如下：  % Z: O, @9
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　　安靜的圖書館或耳語時(shí)約為30dB； 7 C# f8 I4 m( P, d3 d& P$ A0 F

　　一般家庭約為40dB； ! N; e2 r$ l* o1 d: j

　　正常談話約為60dB； ! Y' w2 }7 |* W! ?# G" }. \

　　商用卡車或火車約為90dB； 

　　噴氣式飛機(jī)或起飛的火箭約為120dB； $ b9 D3 e3 j+ w- v) X& V!
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　　雖然噴氣式飛機(jī)的dB值看來只是安靜的圖書館的4倍，但由于采用了對數(shù)表示法，實(shí)際差距遠(yuǎn)不止于此。根據(jù)上文公式略加計(jì)算可知，兩者測量聲壓的比值為p1/p2＝10^(120/20)/10^(30/20)＝10^6/10^1.5＝10^4.5≈31622.78，即噴氣式飛機(jī)的噪音對人耳造成的聲壓是安靜圖書館中的31622.78倍！ 

　　噪音是風(fēng)扇除性能之外，影響“適用性”的重要參數(shù)。長時(shí)間處于高聲級噪音環(huán)境絕對是對人身體與精神的摧殘！

    風(fēng)冷散熱器的工作噪音主要有三個(gè)來源：軸承的摩擦與振動、扇葉的振動、風(fēng)噪。 0 T. W: O; J' ^: L' m
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　　1.軸承的摩擦與振動：不但產(chǎn)生噪音，而且影響性能，縮短器件壽命，降低能源利用效率，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中盡量解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。 
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　　2.扇葉的振動：一般采用塑料制作的風(fēng)扇扇葉具有一定的韌性，可以承受一定程度的物理形變，同樣也會在推動空氣過程中因受力發(fā)生振動，但幅度一般較小。另一種較為嚴(yán)重的振動則是由于扇葉質(zhì)量分布不均，質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)軸心存在偏心距所致。當(dāng)扇葉面積（質(zhì)量）或偏心距較大的情況下，可能會帶動風(fēng)扇甚至散熱器整體發(fā)生振動，進(jìn)而波及整個(gè)機(jī)箱。如果發(fā)生此類現(xiàn)象，則應(yīng)懷疑風(fēng)扇品質(zhì)與工作狀態(tài)。 

　　3.風(fēng)噪：流動的空氣之間互相沖擾，與周圍物體發(fā)生摩擦，葉片對氣流的分離作用，周期性送風(fēng)的脈動力等，都會產(chǎn)生噪音。空氣流速越快，湍流越多，往往風(fēng)噪也越大，而且會隨著風(fēng)速的提高呈加速度增大。普通的軸流風(fēng)扇會在扇葉與外框間的空隙處產(chǎn)生反激氣流，產(chǎn)生較大風(fēng)噪的同時(shí)，更會對風(fēng)量造成不利影響，也正因此出現(xiàn)了折緣、側(cè)進(jìn)風(fēng)等改良設(shè)計(jì)。 
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　　噪音的主要影響就體現(xiàn)在使用者的身心健康與安全之上，而與噪音相伴的振動則可能導(dǎo)致芯片磨損、接口松動、盤片劃傷等危及使用的現(xiàn)象。 9 b" a# w! Q' v& [.
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　　選擇風(fēng)扇時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)注風(fēng)扇的工作噪音，要求自然是越小越好。但廠家在產(chǎn)品參數(shù)中所提供的噪音數(shù)據(jù)，往往與實(shí)際使用中的效果存在一定差距，不可直接以之為準(zhǔn)，這主要是由于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試方法與實(shí)際使用環(huán)境存在差別所致。 

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)： 

　　標(biāo)稱噪音低于27dBA的風(fēng)扇，均可歸入靜音之列；標(biāo)稱噪音27～33dBA的風(fēng)扇，勉強(qiáng)可算“安靜”，但無法忽視其存在；標(biāo)稱噪音33～40dBA的風(fēng)扇，單獨(dú)工作已經(jīng)令人感到嘈吵，配合散熱片后更甚；標(biāo)稱噪音在40dBA之上的風(fēng)扇，一般為強(qiáng)勁的“暴力”扇，本身工作噪音已不容小覷，搭配散熱片后長期使用絕對是對人耳忍耐限度的挑戰(zhàn).

扇葉： 

　　常見的風(fēng)扇扇葉截面曲線，一般基于Joukowski（茹科夫斯基，俄國著名的空氣動力學(xué)家，當(dāng)代航空科學(xué)的開拓者，提出了茹科夫斯基函數(shù)，奠定了機(jī)翼空氣動力計(jì)算的理論基礎(chǔ)）機(jī)翼截面曲線設(shè)計(jì)，再按照設(shè)計(jì)需要，根據(jù)葉片根部及端部與旋轉(zhuǎn)軸之夾角、根部及端部寬度等數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)堆疊，形成三維扇葉曲面，并進(jìn)行曲線擬合，最終完成整個(gè)扇葉模型設(shè)計(jì)。 8 V# ?  T2 S8 J% V:
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　　扇葉的性能受到眾多參數(shù)的影響，如層疊高度、葉片曲率、葉片傾角、葉片間距、葉片厚度、葉片數(shù)目、葉片沖角、葉端間隙、葉片寬度、主軸直徑等等，且各參數(shù)間互相制約，關(guān)系復(fù)雜。不斷的調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，尋找最適合目標(biāo)工作要求的組合，便是進(jìn)行扇葉設(shè)計(jì)的研究人員所從事的工作。若要將這些參數(shù)全部解釋清楚并加以分析，足以寫出幾篇博士論文了，但本文只是淺要分析風(fēng)冷散熱器的相關(guān)技術(shù)，實(shí)無此必要，筆者也尚無此能力-_-。因此，僅將幾個(gè)用戶較為關(guān)注的參數(shù)略加介紹： 8 g6 H- \# w+ V- Q/ U+ f; a

　　葉片曲率：在一定范圍內(nèi)，葉片曲率越大，相同轉(zhuǎn)速下，氣體動能也就越大，即風(fēng)量與風(fēng)壓越大；同時(shí)，葉片所受的阻力也越大，要求電機(jī)的扭力更大。當(dāng)弧高/弦長的比值超過0.1時(shí)，升力系數(shù)便不再呈線性增加，故“一定范圍”即0.05<弧高/弦長<0.1。 

　　葉片傾角：傾角越大，葉片上下表面間壓力差越大，相同轉(zhuǎn)速下風(fēng)壓越大；但上表面壓力過大，可能產(chǎn)生回流現(xiàn)象，反而降低風(fēng)扇性能。因此，葉片傾角也應(yīng)在一定限度內(nèi)提升。 9 n* @( A: C+ B, @0 ^

　　葉片間距：葉片間的距離過小，會導(dǎo)致氣流擾動，增加葉片表面的摩擦，降低風(fēng)扇效率；葉片間的距離過大，則會導(dǎo)致壓力損失增大，風(fēng)壓不足。 

　　葉片數(shù)目：各種規(guī)格風(fēng)扇葉片的截面曲線、傾角等基本相若，每片葉片寬度往往取決于扇葉的高度。為了保證葉片間距不致過大，影響風(fēng)壓，徑高比較�。�即相對較�。┑娘L(fēng)扇多采用增加葉片數(shù)目的方法彌補(bǔ)。不論葉片數(shù)目是多是少，軸流風(fēng)扇的葉片數(shù)目卻往往是3、7、11等奇數(shù)，這是由于若采用偶數(shù)片形狀對稱的扇葉，又沒有調(diào)整好平衡，很容易使系統(tǒng)發(fā)生共振，倘葉片材質(zhì)又無法抵抗振動產(chǎn)生的疲勞，將會使葉片或心軸發(fā)生斷裂，因此多設(shè)計(jì)為關(guān)于軸心不對稱的奇數(shù)片扇葉設(shè)計(jì)。這一原則普遍應(yīng)用于包括部分直升機(jī)螺旋槳在內(nèi)的各種扇葉設(shè)計(jì)中。 

　　葉端間隙：如何調(diào)整扇葉與外框之間所存在的間隙是風(fēng)扇設(shè)計(jì)中的一大難題。間隙過小會令此間氣流與葉片、外框發(fā)生摩擦，增大噪音；增大間隙則會由于反激氣流等影響耳降低風(fēng)扇效率——間隙增大1％，則全壓功率下降約2％。 

　　葉片弧度：扇葉除了在截面上具有一定曲率外，在俯視平面內(nèi)也并非沿著徑向筆直延伸，而是向著旋轉(zhuǎn)方向略有彎曲，呈一定弧度。如果葉片沿徑向筆直延伸，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)所帶動的氣流在出風(fēng)口一側(cè)將呈散射狀，送風(fēng)距離短，且“力量”不集中；如現(xiàn)行產(chǎn)品版略帶弧度，則可保證吹出氣流集中在出風(fēng)口正前方的柱狀空間內(nèi)，增加送風(fēng)距離與風(fēng)壓。 

　　主軸直徑：由于電機(jī)與軸承的存在，軸流風(fēng)扇主軸所在的中心部分難免一定無氣流通過的盲區(qū)，主軸直徑便決定著此盲區(qū)的大小。主軸直徑的大小則主要取決于風(fēng)扇電機(jī)的功率——大功率的電機(jī)需要更大的定子繞組線圈，必然占用更多的空間，在無法縱向擴(kuò)展（增加高度）的情況下，便只好橫向擴(kuò)展（增大面積）。 

　　葉片光滑度：這是一項(xiàng)非設(shè)計(jì)因素影響的指標(biāo)，基本上取決于生產(chǎn)者的模具成形與后期處理工藝。在設(shè)計(jì)曲線之外，葉片上的不平整會在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生紊流，增加摩擦，降低風(fēng)扇效率，折損風(fēng)扇性能，增大工作噪音。因此，應(yīng)對葉片表面的光滑度嚴(yán)格控制，如果所購產(chǎn)品處理不佳，則應(yīng)考率采用手工打磨等后續(xù)手段彌補(bǔ)。

渦輪風(fēng)扇是與軸流風(fēng)扇并駕齊驅(qū)的另一大類空氣導(dǎo)流設(shè)備：Blower，譯為中文即吹風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)。顯然，最開始上邊講到的風(fēng)扇葉，是這種?型。其工作方式與軸流風(fēng)扇有較大的不同，反而與水泵較為相似。它的扇葉與旋轉(zhuǎn)面垂直，呈環(huán)形排列，空氣由軸向進(jìn)入環(huán)形扇葉包圍的空間，被扇葉旋轉(zhuǎn)帶動的離心效應(yīng)橫向甩出，通過直板狀截面同樣基于Joukowski機(jī)翼截面曲線設(shè)計(jì)的扇葉時(shí)受到推壓，沿扇葉旋轉(zhuǎn)方向的切線吹出，在扇葉外圍形成一道旋渦狀的散射氣流，再受到蝸牛殼狀外框的導(dǎo)流，從一側(cè)的開口切向吹出。 

其優(yōu)勢在于： 

　　1.可根據(jù)使用需要，大范圍的對葉片長度、葉片寬度、葉片數(shù)量、出風(fēng)口形狀等進(jìn)行調(diào)整； 

　　2.離心式導(dǎo)流，送出氣流平順、集中，湍流少，無盲區(qū)； 

　　3.葉片數(shù)量多，過風(fēng)面上的總投影面積甚至大于過風(fēng)面積，利用離心效應(yīng)，較軸流風(fēng)扇可提供更大的風(fēng)壓