无叶风扇？这种东西原理是什么？值得买么？

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cheng19850208

3 d0 f- n  K) L8 g9 I戴森公司（Dyson）在2009年10月12日推出了无叶片的风扇，发明家詹姆斯·戴森将该产品称之为“戴森空气倍加器”（Dyson Air Multiplier），据称，这种风扇利用流体力学原理可以使气流增强15倍，再以每秒118加仑的速度使空气从螺旋桨状的旋道排出。


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0 b7 C4 i2 j4 ]- @' H    产品上市之前需要相应的专利布局工作，产品上市后才能得到当地法律的保护。因此戴森公司在2008年9月4日在中国申请了发明专利，申请号为200810177843.3，并引用了一系列2007申请的英国专利作为优先权。（大概是因为戴森公司的总部在英国吧）
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    看看专利文献内容，我们来大致了解一下无叶风扇的核心技术和原理:(关于该产品的更详细介绍，请前去Dyson官网～)



; K$ g  T# a5 G0 t1、柯恩达（Coanda）表面和空气放大
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0 B5 h( J, Z7 O, ^, T9 ^# P- N    这是无叶风扇的圆环的横截面，标示14即为柯恩达表面，实际上就是能够产生柯恩达效应的物理表面。

    所谓柯恩达效应（Coanda Effect），又被叫做康达效应，指的是流体（水流或气流）有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢。只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利定律，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。简单说，就是遇到曲面后，水流或气流会改变原来的运动方向，转而随着曲面流动。

    维基百科中的例子能很好的说明这一现象：水向下流时，根据重力应当以图中黄色箭头的方向流下，但实际上，水流似乎摆脱了重力的束缚，继续沿着鸡蛋下表面流了一段时间。


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    无叶风扇的这一柯恩达表面，能让气流从排气口（12）出来后继续沿着曲面前进。这一方面改变了气流的方面，使它能吹向使用者；另一方面，从排气口吹出的气流能将其周边的气流卷吸走，把小气流变为大气流，起到了空气放大器的作用。（关于空气放大器的原理，请参看http://www.brandjet.com.cn/p_nex_amplifier.htm）


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    这就是无叶风扇被称作“空气倍加器”的原因所在。
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  W# r8 m3 ^# q( n+ Q. l: O* I2、雷诺数
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    空气被放大后，还需要解决一个技术问题，那就是从排气口（12）吹出气流的稳定性。如果主气流搅动很大，其卷吸的副气流也不会稳定，那么总气流也是不均匀的，这实际上就没能解决掉传统风扇风力不均的问题，产品的优势将大打折扣。
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    这里又涉及到雷诺数。所谓雷诺数，是惯性力和黏滞力的比值。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。也就是说，雷诺数决定了流体的稳定情况。一般管道流雷诺数＜2100为层流状态，大于4000为湍流状态，2000～4000为过渡流状态。
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    雷诺数的计算与流体路径的横截面积有关，那么，只要在排气口（12）的出口处（14）设置适当的宽度，就能很好的保证稳定的气流出来。 因此戴森公司通过大量实验，最终在专利文献中反映记录的优选是1mm到5mm到范围内，并将最终产品的排气口出口宽度定为1.3mm。

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