Možný vplyv zúbkov, akustistického „zlepšováka“ lopatiek
Na hranách lopatiek niektorých ventilátorov bývajú malé výrezy vytvárajúce akési zúbky, typicky na odtokových hranách, bližšie k motorčeku. Tieto prvky slúžia na rozbíjanie tónových špičiek a je pozoruhodné, že sa ich výrobcovia skôr vzdávajú než by ich pridávali. U niektorých návrhov sa však takáto úprava dá považovať za spiatočnícky krok, inde je to pochopiteľný ťah. Máme pre vás zopár ukážok.
Malých zárezov na hranách lopatiek ventilátorov z niektorých ventilátorov už poznáte. Nemajú ich všetky, ale na zopár modeloch ich nájdete. Úloha týchto výrezov je v určitých situáciách rozbíjať a tým zmierňovať dominantné frekvencie zvuku z aerodynamického prúdenia. Ako to v praxi funguje, je dobre vidieť z analýzy ventilátorov Fractal Design – Dynamic X2 GP-12 (PWM) a Aspect 12 (RGB)/PWM.
Jedná sa o ventilátory s veľmi podobnými rotormi, ktoré sa odlišujú práve v tom, že Dynamic tieto zúbky/výrezy má a Aspecty už nie. Fractal Design ich z návrhu novších ventilátorov skrátka vyhodil, vďaka čomu vzniká pozoruhodné porovnanie.
Ventilátorom s lopatkami so širokými špičkami a s menším zakrivením nábežných hrán sa, čo sa týka zvukového prejavu, na sesťuhoľníkovej mriežke často príliš nedarí. Tá síce nesedí žiadnemu ventilátoru a u všetkých vplyvom veľkého množstva mikroturbulencií na ostrých hranách (mriežky) výrazne stúpa hlučnosť, ale vyššie spomínaným konštrukciám mriežky obzvlášť škodia. To preto, že výraznejšie zosilňujú kritické „hučivé“ frekvencie vzduchu niekde okolo 350 Hz.
Týka sa to aj Fractal Design Aspect 12. Tento ventilátor sme vybrali z dôvodu, že vychádza z Dynamic X2 GP-12, na ktorých ešte Fractal Design na začiatku lopatiek na odtokových hranách robil výrezy a veru, nebol to zlý nápad. Všimnite si, aký obrovský rozdiel je na dominantných frekvenciách zvuku v strednom pásme. Dynamic X2 GP-12 je na 339 Hz o 9,8 dBu tichší ako Aspect 12 na 349 Hz. A to v situáciách, v ktorých sa tieto ventilátory ocitajú najčastejšie – pri nižších otáčkach (keďže ide o primárne systémové ventilátory) na mriežke počítačovej skrinky. Pri tejto aplikácii, pri rovnakej celkovej hladine hluku v dBA (t.j. priemer všetkých frekvencií), Dynamic X2 GP-12 PWM dosahuje i vyšší prietok. To je prirodzené, pretože frekvenčná špička Aspect 12 pre ladenie na rovnaké dBA predstavuje úzke hrdlo, ktoré otáčky neumožňuje dostatočne znížiť.
V iných podmienkach, kde sa kritické stredové frekvencie takto výrazne nezosilňujú (napríklad na radiátore) má už navrch Aspect 12. Z pohľadu použitia v skrinke na mriežke je však vynechanie výrezov u Aspectov nevýhoda. Tie sú iných okolností obvykle efektívnejšie než Dynamic X2 GP-12 pre také veci, ako je menšia medzera medzi lopatkami a rámčekom či tesnejší kontakt rámčeka s telom prekážky. Je tak dosahovaný vyšší statický tlak, ktorý ale naopak v systéme s vyššou reštriktivitou prostredia so zvyšujúcimi sa rýchlosťami zrážajú predsa len o trochu pružnejšie lopatky Aspect 12 RGB (PWM). Nejde teda o úplne identické ventilátory, ktoré by sa odlišovali iba tými zúbkami, ale pokiaľ sa jedná o akustické vlastnosti na mriežke, tak sú od nich závislé a Aspect 12 by so zúbkami boli zaručene tichšie. Na analýzu úplne presného vplyvu zúbkov pri tejto konštrukcii by bolo potrebné tieto výrezy niečím spoľahlivo vyplniť. A to veľmi presne, aby rotor neprišiel o dobré vyváženie. Nejaké domáce „plombovanie“ do úvahy nepríchádza (to, čo by sa najmä premietlo do spektrálnych analýz, by boli jeho technické nedokonalosti).
Podobné konštrukcie so zúbkami a bez nich sú aj u ventilátorov Gentle Typhoon (D1225C12B6ZPAA6) a Noctua NF-A12x25. Tu je situácia trochu iná. Základná geometria rotora je výrazne odlišná s ňou sa prirodzene líši aj trajektória pohybu prúdnic vzduchu.
Znovu sme zobrali rovnaký testovací režim („33 dBA“) a rovnaké testovacie prostredie (obtekanie šesťuhoľníkovej mriežky) ako v prípade ventilátorov Fractal Design. Vplyv fungovania zúbkov na Gentle Typhoon ukazujú dva podobne vysoké vrcholy, jeden so špičkou na 226 Hz a druhý so špičkou na 339 Hz. U Noctua NF-A12x25 to takto nevidíte, respektíve nepočujete – vrchol je tu iba jeden, mohutnejší, so špičkou na 370 Hz.
Dôležité však je, že táto najintenzívnejšia frekvencia je tichšia než ktorákoľvek so špičiek Gentle Typhoon, o 2–2,5 dBA. Znamená to, že na rozdiel od FD Aspect 12 by boli zúbky na Noctua NF-A12x25 zbytočné aj pri použití na mriežke. Ohľadne (ne)používania týchto výrezov sme s otázkou oslovili aj Noctuu. Tá v týchto miestach (na začiatku lopatky) nevidí pre ne opodstatnenie. V spojitosti s týmto typom rotora na NF-A12x25 má pravdu. U NF-A12x25 naozaj netreba znižovať kritický vrchol. Ten sa vo zvuku nenechádza ani keď ventilátor zúbky na odtokových hranách nemá.
Noctua však u svojich ventilátorom s výrezmi skúsenosti má (na NF-F12 dokonca netradične na statorových vzperách), napríklad na NF-P12 (redux). Tie sú však na opačnej strane, než ich má Gentle Typhoon (či FD Dynamic X2). Sú stále na odtokovej hrane, ale bližšie k špičke lopatky.
Podľa Noctuy je takéto umiestnenie oveľa užitočnejšie, pretože v tejto časti sú na sacej strane podstatne intenzívnejšie mikroturulencie, ktoré majú tieto zúbky redukovať. A nepochybne ich aj redukujú, ale v kritických situáciách neriešia tónové špičky na šesťuhoľníkovej mriežke. Na tej sa NF-P12 redux príliš nedarí a na 329 Hz je tento ventilátor prakticky rovnako hlučný ako FD Aspect 12. Výrazne tichší, ako už viete z analýzy vyššie, je tu (na dominantných frekvenciách zvuku) až Dynamic X2 so zúbkami v mieste, ktoré Noctua považuje za irelevantné. Pri rotorovom rozbočovači lopatiek sú síce menšie mikroturbulencie, ale stále sú dosť výrazné na to, aby s mriežkou dostávali zvuk do nepríjemných rezonančných frekvencií.
Zaujímavý posreh a vďaka za vysvetlenie.
Na koniec posledného odstavca pribudla ešte jedna veta, ktorá to lepšie uzatvára. Každopádne sa budem k tomu snažiť získať ešte viac informácií. Najmä ohľadom toho, prečo sa FD z konštrukcie rozhodol tie zúbky odstrániť. Snáď to nebude tak, že ich už (oproti GT) nevideli ani na NF-A12x25 (kde ich naozaj netreba), tak ich považujú za zbytočné aj na úplne inom rotore. Asi to môže mať aj súvislosť s jednoduchšou a lacnejšou výrobou, ktorá nekladie také vysoké nároky na presnosť vstrekovacích foriem. Ťažko povedať, bez oficiálneho stanoviska môžeme o možných dôvodoch iba špekulovať.
Toto sú už ale celkovo pomerne zložité veci a pátrame aj po odborníkoch, ktorí sa zaoberajú vývojom prúdových motorov. Tí majú do problematiky podstatne väčší vhľad ako výrobcovia ventilátorov, ale zle sa k nim dostáva.
I Váš postřeh podtrhuje, že jde v souhrnu o diskutabilní úpravu. Vnímám ji spíše jako módní prvek. Z pohledu nákladů v tom bude hrát roli celý výrobní postup, sníží se složitost, a nejspíše se tak podaří citelně snížit produkci zmetků (i 2% jsou dost).
na tých sa vykašli Ľubo, oni riešia podstatne iné parametre ako majú nejaké pc ventilátory – kompresory a turbíny majú úplne iné pracovné otáčky, teploty a tlaky a to rádovo… normálny inžinier od aerodynamiky ti poradí
si si istý, že je to odtoková hrana? na fotkách to blbo rozoznať, ale lopatky by mali ísť za smerom otáčania, t.j. Typhoon aj Nocua na obrázkoch sa točia v smere hodinových ručičiek a potom je to nábežná hrana so zubmi
Zúbky sú v tomto prípade určite na odtokovej hrane (na nábežnej sú napríklad na SilentiumPC Fluctus 120 PWM). Ventilátory sa otáčajú v protismere hodinových ručičiek, vrátane tvojich Silent Wings 3. 🙂
Otázka je, kto je „normálny“ aerodynamik. Som v kontakte s jedným praktikom, ktorý sa podieľal na vývoji lietadiel, aj, povedzme, teoretikom (ten zase kedysi aerodynamiku a termodynamiku vyučoval na Matfyze) a toto nie je téma typu„ pozriem odborným okom a viem“, je to zložitejšie aj pre v tomto smere vzdelaných ľudí so skúsenosťami. Bez laborovania bude jeden tvrdiť, že takéto zúbky v blízkosti náboja na odtokovej hrane lopatiek nedávajú žiadny zmysel (Noctua), druhý bude opatrnejší a tretí sa pozrie na spektrografy, následne na konštrukcie tých ventilátorov a usúdi, že aj pri náboji na mriežke s ostrými hranami vznikajú dostatočne silné mikroturbulencie na to, aby zvuk obsahoval takéto rezonančné frekvencie.
hej, máš pravdu, SW2 aj 3 sa točia v protismere…
tie zúbky pri koreni lopatiek, no neviem, jednak sú v tieni náboja, druhak na mieste s najnižšou obvodovou rýchlosťou, to už fakt pri tej mriežke dáva väčší zmysel väčšia rýchlosť na konci lopatky, ale zas najmenší uhol nábehu ako je skrútená oproti koreňu… empiricky by najväčší efekt mali nepravidelné zárezy na každom liste trochu ináč umiestnené, samozrejme s vyvážením rotora… ak sa chceš hrať s pilníkom popri meraniach 🙂
Aby nepravidelně umístěné zářezy nezpůsobovaly nepatřičné vibrace aj., musel by ventilátor běžet na konstantních otáčkách. Jakmile by došlo ke změně otáček, změnil by se velmi výrazně profil namáhání, a to nechceš.
nezmysel, pokiaľ by bol rotor vyvážený, s otáčkami by sa nezmenilo úplne nič, samozrejme okrem otáčok zodpovedajúcim vnútornej rezonančnej frekvencii rotora, ale to má každý ventilátor a nejaké zárezy na tom zmenia len zanedbateľnú hodnotu. tu ide o aerodynamické sily a tie sa zárezmi zmenia tak, že rezonančné vlnenia obtekajúceho vzduchu okolo lopatiek sa nepravidelnosťami potlačia a akustický prejav bude „príjemnejší“ uchu, ako je to v článku pekne popísané.
Nejde jen o váhu, ale o rozdílný odpor lopatek s takovou úpravou.
tak si to radšej ujasni, či „odpor“ (aký, aerodynamický, či trenie, he?) či profil namáhania? zárezy na odtokovej hrane pokiaľ nebudú výrazne rozdielne na odpor nemajú nejaký väčší vplyv, to rozhodne skôr na vibrácie rotora, ale pokiaľ bude vyvážený po dynamickej stránke, nejaký odpor vzduchu bude úplne zanedbateľný, rez lopatiek je už celkom pekný profil…
To je už príliš komplikované a s ohľadom na účel asi aj zbytočne. Na potlačenie tých kritických frekvencií to ani nemusia byť zúbky a funguje aj vrúbkovanie. SW3 majú veľmi podobnú geometriu lopatiek ako FD Aspect, NF-P12-redux alebo i Thermalright X-Silent 120 či skrátka všetky tie „hladké“, podobne tvarované návrhy, a ventilátory BeQuiet! sú na mriežke výrazne tichšie.
však o to ide, znepríjemniť život prúdeniu vyvolávajúcemu akustické rezonancie ako sa len dá. v prúdovom motore (sústava turbína-kompresor) toto neriiešia vôbec, tam sú dôležité iné parametre…
Jasné, že je to iné. Napriek tomu títo ľudia (vývojári prúdových motorov) budú vzdelaním, čo sa týka aerodynamiky a súvisiacich odborov, asi ďalej než napríklad tí, čo sa zaoberajú navrhovaním počítačových ventilátorov. Hľadať ĺudí, ktorí vedia, čo robia, pri veciach, ktoré zase až tak „nesypú“, je pomerne náročné. 🙂
Větší vliv nebudou mít jen pokud nepravidelné zářezy ze simulací odladíš pro konkrétní otáčky. Se změnou otáček se bude vlivem rozdílného aerodynamického odporu lopatek měnit profil namáhání, a to se pravděpodobně projeví vibracemi.
Příště zkus být méně ofenzivní a nevykládat termity, pomůže to. Beztak jsi si tady v úvodu začal plést odtokovou a náběžnou hranu.