Noctua's poging om de perfecte ventilator te maken - Noctua-ingenieur schetst beperkingen in het huidige ventilatorontwerp

Bladhoek en invalshoek zijn verschillend maar worden vaak verward

Dellinger verduidelijkt dat de "bladhoek" (of spreidhoek) verwijst naar de geometrische hoek tussen het ventilatorblad en het rotatievlak, terwijl de "invalshoek" de aërodynamische interactie tussen het blad en de inkomende luchtstroom beschrijft. Deze hoeken variëren over de lengte van de bladen - steiler bij de naaf en vlakker bij de punt - om overeen te komen met het rotatiesnelheidsprofiel. Een grotere bladhoek vergroot de luchtstroom per omwenteling, maar brengt het risico van afslaan met zich mee, wat leidt tot stromingseparatie en meer akoestische turbulentie. Zelfs kleine aanpassingen in de bladhoek, slechts 1°, kunnen een meetbare invloed hebben op zowel de luchtstroomprestaties als de geluidsemissie.

Minder bladen kan het geluid verminderen, maar tegen ontwerpkosten

Het aantal bladen van een ventilator heeft een directe invloed op de passeerfrequentie van de bladen, die correleert met hoe mensen ventilatorgeluid waarnemen. Een ventilator met zeven bladen die met 2000 tpm draait, zendt bijvoorbeeld een toon van 233 Hz met een lagere frequentie uit, vergeleken met 300 Hz bij een ontwerp met negen bladen. Een kleiner aantal bladen brengt echter nadelen met zich mee voor de drukopwekking en de stijfheid van de bladen. Ontwerpers moeten dit compenseren met grotere bladen of hogere RPM's, wat het akoestische voordeel teniet kan doen. Noctua geeft op dit moment de voorkeur aan negenbladige ontwerpen voor 120mm ventilatoren en noemt deze een balans tussen luchtstroom, druk, structurele integriteit en akoestiek.

Dichtheid van koelribben beïnvloedt turbulentie en toon

Het ontwerp van koellichamen beïnvloedt niet alleen de koelprestaties, maar ook het geluidsgedrag van ventilatoren. Terwijl koelplaten profiteren van meer lamellen en een groter oppervlak, introduceert een grotere lamellendichtheid luchtstroomweerstand. Deze weerstand kan ventilatoren dwingen om in de buurt van overtrekgebieden op hun drukcurven te werken, waardoor turbulentie en onaangenaam geluid toenemen. De warmteoverdracht is ook ongelijkmatig langs een vin, met een piek aan de voorrand en een daling door de vorming van grenslagen. De recente ontwerpen van Noctua proberen ventilatorkarakteristieken te combineren met een aangepaste koelplaatweerstand om binnen het optimale luchtstroombereik te blijven.

Vooruitgang in ontwerp komt waarschijnlijk van materialen, niet van geometrie

Hoewel simulatie- en voorspellingstools volwassen zijn geworden, zullen toekomstige verbeteringen in het ontwerp van consumentenventilatoren meer afhangen van materialen dan van geometrie. Noctua's overgang van PBT- en ABS-kunststoffen naar LCP (Liquid Crystal Polymer) maakte strakkere tiptoleranties en minder trillingen mogelijk, wat hielp om de prestaties bij hogere snelheden te stabiliseren. Metalen of composiet bladen zouden theoretisch voordelen kunnen bieden, maar zouden waarschijnlijk het geluidsniveau en de productiekosten doen toenemen. Sommige akoestische tuning wordt al gedaan door middel van gecontroleerde turbulentietechnieken, zoals de centrifugale turbulatornaafstructuur die te zien is in de G2-ventilatoren van Noctua.

Conclusie

Dellinger blijft voorzichtig over toekomstige doorbraken in ventilatorontwerp en suggereert dat de meeste technische mogelijkheden zijn onderzocht binnen de beperkingen van de huidige materialen en gebruikssituaties. Hoewel concepten met lage schoepaantallen of vinloze concepten interessant kunnen zijn, houden praktische beperkingen in luchtstroming, turbulentie en kosten deze voorlopig grotendeels theoretisch.