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散热风扇叶片背后的惊天物理现象

文章出处:毅荣川电子科技有限公司 人气:1168发表时间:2022-01-14

采购散热风扇的人可能会发现一个很有规律的现象——散热风扇叶片的数量不管是3片,5片还是11片,往往都是为奇数的。


这是因为如果散热风扇的叶片数量为偶数时,并形成对称排列方式的话,会使得风扇自身的平衡性难以调整。


其实最大的原因还是为了减少共振。扇叶的绝对平衡是不存在的,当散热风扇在高速运转时会产生更多的共振,长时间运转会导致扇叶无法承受共振产生的疲劳,最终可能出现扇叶断裂等情况。


有人会觉得扇叶断裂这有点过于夸张,其实你太小看共振现象的破坏性了,下面就来举几个例子。

轴流散热风扇111.png

1.科学试验


美国发明家特斯拉:用一件共振器,就能把地球一裂为二!他来到华尔街,爬上一座尚未竣工的钢骨结构楼房,从大衣口袋里掏出一件小物品,把它夹在其中一根钢梁上,然后按动上面的一个小钮。数分钟后,可以感觉到这根钢梁在颤抖。慢慢地,颤抖的强度开始增加。延伸到整座楼房。最后,整个钢骨结构开始吱吱嘎嘎地发出响声,并且摇摆晃动起来。惊恐万分的钢架工人以为建筑出现了问题,甚至是闹地震了,于是纷纷慌忙地从高架上逃到地面。眼见事情越闹越大,他觉得这个恶作剧该收场了,于是,把那件小物品收了回来,然后从一个地下通道悄悄地溜了,留下工地上的那些惊魂未定、莫名其妙的工人。


“小物品”便是一个共振器。可以预见,若是他把这个小物品再开上那么十来分钟,这座建筑物准会轰然倒地。这件共振器的威力主要在于它能发出各种频率的波,这些不同频率的波作用于不同的物体,就能够相应地产生出一种共振波,当这种共振波达到一定程度时,就能使物体被摧毁。


2.桥梁倒塌


18世纪中叶,法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过。当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时,桥梁突然断裂,造成226名官兵和行人丧生。


19世纪初,一队拿破仑士兵在指挥官的口令下,迈着威武雄壮、整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥。快走到桥中间时,桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌,造成许多官兵和市民落入水中丧生。后经调查,造成这次惨剧的罪魁祸首,正是共振!


因为大队士兵齐步走时,产生的一种频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大限度直至超过桥梁的抗压力时,桥就断裂了。类似的事件还发生在俄国和美国等地。


3.自然灾害


也是由于共振的力量,巨大的冰川能被“温柔”的海洋波涛给拍裂开。甚至于美国阿拉斯加李杜牙湾经常出现的高达上百米的巨浪,也是由于共振在其中发挥了很大的“推波助澜”的作用。因为共振在这个海湾“作威作福”实在是太厉害了,所以许多航海人对这个海湾都是“敬”而远之。


给人类带来重大伤亡和财产损失的地震,其中亦有共振的“幢幢魔影”:当地壳里的某一板块发生断裂时,产生的波动频率传到地面上,与建筑物产生强烈的共振,于是,就造成了屋毁人亡的惨剧。


还有持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎。


某种频率的声音或者振动,可引起山顶的积雪的共振,顷刻之间造成一场大雪崩。


共振的破坏性是可怕的,到了今天,人类对付共振危害的方法更是多种多样和更加先进。


例如,对隔音要求很高的地方,常常采用加装一些海绵、塑料泡沫或布帘的办法,使声音的频率在碰到这些柔软的物体时,不能与它们产生共振,而是被它们吸收掉。


对付噪音,人们发明了一种消声器,它是由开有许多小孔的孔板和空腔所构成,当传来的噪声频率与消声器的固有频率相同时,就会跟小孔内空气柱产生剧烈共振。这样,相当一部分噪声能在共振时被“吞吃”掉,而且还能够转变为热能来进行使用。


为了减少共振对建筑、桥梁的危害,一种当受到冲击时,可以使产生的振动很快衰减,增加阻尼的装置也应运而生,即阻尼器。


共振是十分普遍的自然现象,几乎在物理学的各个分支学科和许多交叉学科中以及工程技术的各个领域中都可以观察到它,都有应用(无线电台、建筑行业、微波技术、音乐领域、医疗及科学研究等领域)。


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