A tentativa da Noctua de criar o ventilador perfeito - O engenheiro da Noctua descreve as limitações do design atual do ventilador

O ângulo da pá e o ângulo de ataque são distintos, mas frequentemente confundidos

Dellinger esclarece que o "ângulo da pá" (ou ângulo de escalonamento) refere-se à inclinação geométrica entre a pá do ventilador e o plano de rotação, enquanto o "ângulo de ataque" descreve a interação aerodinâmica entre a pá e o fluxo de ar que entra. Esses ângulos variam ao longo do comprimento da pá - mais acentuados perto do cubo e mais planos na ponta - para corresponder ao perfil de velocidade de rotação. Um ângulo maior da pá aumenta o fluxo de ar por rotação, mas corre o risco de estolar, levando à separação do fluxo e ao aumento da turbulência acústica. Mesmo pequenos ajustes no ângulo da pá, de apenas 1°, podem afetar de forma mensurável o desempenho do fluxo de ar e a emissão de ruído.

Menos pás podem reduzir o ruído, mas a um custo de projeto

O número de pás do ventilador afeta diretamente a frequência de passagem das pás, que se correlaciona com a forma como os seres humanos percebem o ruído do ventilador. Por exemplo, um ventilador de sete pás girando a 2000 RPM emite um tom de 233 Hz de frequência mais baixa em comparação com os 300 Hz de um projeto de nove pás. Entretanto, a redução do número de pás introduz compensações na geração de pressão e na rigidez das pás. Os projetistas devem compensar com lâminas maiores ou RPMs mais altas, o que pode anular o benefício acústico. Atualmente, a Noctua prefere designs de nove pás para ventiladores de 120 mm, citando-os como um equilíbrio entre fluxo de ar, pressão, integridade estrutural e acústica.

A densidade da aleta do dissipador de calor influencia a turbulência e o som

O design do dissipador de calor afeta não apenas o desempenho do resfriamento, mas também o comportamento do ruído da ventoinha. Embora os dissipadores de calor se beneficiem de mais aletas e maior área de superfície, o aumento da densidade das aletas introduz resistência ao fluxo de ar. Essa resistência pode forçar os ventiladores a operarem perto de regiões de estol em suas curvas de pressão, aumentando a turbulência e o tom desagradável. A transferência de calor também é desigual ao longo de uma aleta - aumentando na borda de ataque e diminuindo devido à formação da camada limite. Os projetos recentes da Noctua tentam combinar as características da ventoinha com a resistência correspondente do dissipador de calor para permanecer dentro das faixas ideais de fluxo de ar.

Os avanços no design provavelmente virão dos materiais, não da geometria

Embora as ferramentas de simulação e previsão tenham amadurecido, as futuras melhorias no design de ventiladores para consumidores podem depender mais dos materiais do que da geometria. A transição da Noctua dos plásticos PBT e ABS para o polímero de cristal líquido (LCP) permitiu tolerâncias de ponta mais estreitas e menor vibração, o que ajudou a estabilizar o desempenho em velocidades mais altas. As lâminas de metal ou compostas poderiam teoricamente oferecer benefícios, mas provavelmente aumentariam o ruído e os custos de fabricação. Alguns ajustes acústicos já estão sendo feitos por meio de técnicas de turbulência controlada, como a estrutura do cubo do turbulador centrífugo vista nas ventoinhas G2 da Noctua.

Conclusão

Dellinger continua cauteloso com relação a futuros avanços no design de ventiladores, sugerindo que a maioria das possibilidades de engenharia foi explorada dentro das restrições dos materiais atuais e dos casos de uso. Embora a baixa contagem de pás ou os conceitos sem aletas possam atrair interesse, as limitações práticas de fluxo de ar, turbulência e custo os mantêm em grande parte teóricos por enquanto.