少年说‖元宝(279):制作无叶风扇

夏天到了,炎热的天气总是让人感到不适,做事效率降低,这种“过热”问题,曾困扰人们数万年。直到1924年,空调正式被民用,才解决了这一难题。在这之前,只有凉风能为人民短暂续命。于是人们想方设法去制造风,最早是手动的扇子,电动机发明后,自然就有了风扇。虽然不如空调大哥降温效果好,但也算是一项伟大的发明。普通的风扇都有一个电动机,上面装有扇叶,电机高速旋转,风扇切割空气,使空气向一个方向流动,形成风。因此,扇叶是普通风扇最重要的部件。不过有一种风扇,它看上去没有扇叶,这就是无叶风扇。
无叶风扇的概念是由詹姆斯·戴森爵士于2009年提出的,这也就是为什么有一个无叶风扇的品牌叫做戴森。想要用旋转制造风,就必须切割空气。所以无叶风扇也并不是真的没有扇叶,它的扇叶以涡轮的形式装在底座里,转速约是普通风扇的数十倍,以每分钟十一万转的转速,每秒钟从底座吸入约33升空气进入顶部的圆环。圆环是中空的,横截面如同机翼,尾部有一个细小的缝隙。高压空气从细小缝隙中高速喷出,沿着圆环的内壁前进。因为伯努利效应,高速喷出的气流降低了圆环内的气压,后面的空气被吸入一起向前喷出,形成一股连续而均匀的气流。因此,无叶风扇的风没有冲击感,更像自然风,但也不如普通风扇的降温快。
也许是因为它的原理看上去高大上,就卖得特别贵,甚至比空调还贵。但尽管如此,它的销量还是特别的高。为了证明无叶风扇溢价过于严重,我尝试用150元成本,自制小型无叶风扇。我选择了一个两万转的服务器散热风扇,一个PWM调速板,还有一块12V 3000mAh的锂电池组,这些加起来约110元;3D打印外壳用料约40米,按照一元一米算,约是40元。制作过程中,外壳建模最不容易,因为像出风圆环这种部件,如果结构粗糙,就会影响伯努利效应的产生,影响风量。并且,底座与出风圆环的连接处必须要精确对接,不然也会影响气流。这让我在建模连接处时,不得不学会了曲面建模。经过一天的打印,所有外壳零件全部打印完成,接下来就是组装了。
因为打印精度并不特别高,所以风扇装不进去。我有些急躁,直接暴力剪掉了风扇的外壳,虽然这样就能把风扇装进去了,但固定不住。我只好又特意设计了一个固定件。最终,我完成了组装,但是风特别小。我本以为,风扇的能力有限,风也就那么大了。当我拆掉封胶,将出风环的内外两圈分开时,我突然明白了。原来,我把内圈装得太紧,出风的缝隙被挡住了。于是,我重新调节内环的安装,保证了缝隙的畅通,风力变得正常了。除此之外,它还有许多需要改进的地方,比如它噪音巨大,也许无叶风扇卖得那么贵,主要就是隔音技术比较复杂,要挡住声波,又不能挡住气流。
最后,请大家看下面的视频,欣赏一下它真实而魔幻的风力吧。

看过这个视频,您认为我们一家四口人,谁的表演最精彩传神?请投票:

作者简介:金元宝,男,2007年10月生,六年级“求知少年”。『小小少年说』公号创建者,周五专栏小作者。自2016年3月25日起,每周一篇,纪录成长。


元宝爸的话进入初中,元宝已经好久没有电子制作了。这次无叶风扇制作,让我看到元宝建模技术的提高,一开始还以为是他网上找的现成的模式,还不相信是他自己建的。风扇做出来,效果还不错。但风力并没有出乎想像。风力不足“戏精”补,于是,我想到让一家四口在风扇面前表演出它的风力强大来,这就有了那个视频。


(0)

相关推荐