Il tentativo di Noctua di realizzare la ventola perfetta - L'ingegnere di Noctua illustra i limiti dell'attuale design della ventola

L'angolo della lama e l'angolo di attacco sono distinti ma spesso confusi

Dellinger chiarisce che "l'angolo della lama" (o angolo di sfalsamento) si riferisce all'inclinazione geometrica tra la pala del ventilatore e il piano di rotazione, mentre "l'angolo di attacco" descrive l'interazione aerodinamica tra la lama e il flusso d'aria in entrata. Questi angoli variano lungo la lunghezza della pala - più acuti vicino al mozzo e più piatti sulla punta - per adattarsi al profilo della velocità di rotazione. Un angolo di lama maggiore aumenta il flusso d'aria per rotazione, ma rischia lo stallo, con conseguente separazione del flusso e aumento della turbolenza acustica. Anche piccoli aggiustamenti dell'angolo della lama, anche solo di 1°, possono avere un impatto misurabile sia sulle prestazioni del flusso d'aria che sulla rumorosità.

Un numero minore di pale può ridurre il rumore, ma a un costo di progettazione

Il numero di pale del ventilatore influisce direttamente sulla frequenza di passaggio delle pale, che è correlata al modo in cui gli esseri umani percepiscono il rumore del ventilatore. Ad esempio, un ventilatore a sette pale che gira a 2000 giri al minuto emette un tono a bassa frequenza di 233 Hz, rispetto ai 300 Hz di un design a nove pale. Tuttavia, la riduzione del numero di pale introduce dei compromessi nella generazione di pressione e nella rigidità delle pale. I progettisti devono compensare con lame più grandi o con RPM più elevati, che possono annullare il vantaggio acustico. Noctua attualmente preferisce i design a nove pale per le ventole da 120 mm, citandoli come un equilibrio tra flusso d'aria, pressione, integrità strutturale e acustica.

La densità delle alette del dissipatore di calore influenza la turbolenza e la tonalità

Il design del dissipatore di calore influisce non solo sulle prestazioni di raffreddamento, ma anche sul comportamento acustico della ventola. Mentre i dissipatori beneficiano di un maggior numero di alette e di una maggiore superficie, l'aumento della densità delle alette introduce una resistenza al flusso d'aria. Questa resistenza può costringere le ventole a operare in prossimità di zone di stallo sulle loro curve di pressione, aumentando la turbolenza e la sgradevolezza del tono. Anche il trasferimento di calore non è uniforme lungo un'aletta, con un picco sul bordo di entrata e un calo a causa della formazione dello strato limite. I progetti recenti di Noctua cercano di accoppiare le caratteristiche delle ventole con la resistenza del dissipatore abbinata, per rimanere all'interno di intervalli di flusso d'aria ottimali.

I progressi nella progettazione probabilmente deriveranno dai materiali, non dalla geometria

Mentre gli strumenti di simulazione e di previsione sono maturati, i futuri miglioramenti nel design delle ventole consumer potrebbero dipendere più dai materiali che dalla geometria. Il passaggio di Noctua dalla plastica PBT e ABS al polimero a cristalli liquidi (LCP) ha permesso di ottenere tolleranze più strette sulle punte e minori vibrazioni, che hanno contribuito a stabilizzare le prestazioni a velocità più elevate. Le lame in metallo o in materiale composito potrebbero teoricamente offrire dei vantaggi, ma probabilmente aumenterebbero il rumore e i costi di produzione. Una certa messa a punto acustica viene già effettuata attraverso tecniche di turbolenza controllata, come la struttura del mozzo del turbulatore centrifugo visto nelle ventole G2 di Noctua.

Conclusioni

Dellinger rimane cauto sulle future scoperte nel design delle ventole, suggerendo che la maggior parte delle possibilità ingegneristiche sono state esplorate entro i limiti dei materiali e dei casi d'uso attuali. Sebbene i concetti di basso numero di pale o di assenza di alette possano suscitare interesse, i limiti pratici del flusso d'aria, della turbolenza e del costo li mantengono in gran parte teorici per il momento.