Ngày 29 tháng 08 năm 2012

QUẠT KHÔNG CÁNH – DYSON


Sản phẩm mới được tạo nên từ việc
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY – ANSYS FLUENT



Quạt gia dụng không cánh
 Dyson Air Multiplier™ 
 Bạn nghĩ sao nếu có một loại quạt có thể làm mát toàn bộ căn phòng của bạn và chạy rất êm ái mà không hề cần có 1 cánh quạt nào?... thật khó tin, nhưng với nền công nghệ khoa học hiện đại, không có gì là không thể!
Ngày 12 tháng 10 năm 2009 nhà phát minh người Anh James Dyson đã cho ra mắt một phát minh mới nhất của mình đó là loại quạt không cánh có tên Dyson Air Multiplier, thế hệ quạt độc đáo này đã làm thay đổi mọi suy nghĩ về một loại quạt gió thông thường!
Lấy ý tưởng từ quá trình quan sát và thử nghiệm máy sấy khô tay Dyson Airblade do chính ông sáng chế. Dyson đã phát hiện ra một phương pháp rất sáng tạo được áp dụng để sáng chế ra thế hệ quạt không cánh với nguyên lý hoạt động theo bốn bước như sau:
1. Không khí xung quanh được hút vào thân quạt với lưu lượng trên 27 l/s nhờ một mô tơ hiệu năng cao có công suất 40W, đây là một kỹ thuật kết hợp sử dụng trong máy nén và động cơ phản lực có thể tạo ra dòng không khí rất lớn.
2. Sau đó luồng không khí được tăng tốc khi đẩy qua một khe hẹp hình vành khuyên có độ rộng 1.3mm. Tiếp theo nó đi qua một mặt cong của vành khuyên có biên dạng cánh khí động với góc nghiêng 16° để điều chỉnh hướng dòng.
3. Do biên dạng của mặt cong được thiết kế theo hình dạng khí động để tạo hiệu ứng chênh lệch áp suất giữa mặt cong (áp suất âm) và không khí phía sau quạt (áp suất dương) khiến cho không khí phía sau quạt bị hút vào phía trong vành quạt.
4. Lớp không khí mỏng có tốc độ lớn (400 mph) do quá trình tăng tốc qua khe hẹp sẽ kéo theo không khí bao quanh quạt cũng bị hút vào dòng do hiệu ứng nhớt của không khí.
Kết quả là lượng không khí thổi qua quạt sẽ được khuếch đại tới 15 lần và vận tốc gió ra có thể lên đến 35,2 km/h.

 
Mô phỏng nguyên lí hoạt động của quạt không cánh AM01

Loại quạt thế hệ mới này sở hữu rất nhiều ưu điểm nổi bật so với loại quạt truyền thống, có thể kể ra một số ưu điểm chính như:

  • An toàn cho trẻ em: Do loại quạt này không hề có cánh nên rất an toàn cho trẻ em, cũng như thân và vòng khung của nó cũng không hề tích điện.
  • Dễ dàng lau chùi: Kết cấu của quạt rất đơn giản nên dễ dàng lau chùi vệ sinh.
  • Tùy chỉnh vận tốc: Trong quạt thông thường cần đến ba hoặc bốn công tắc để chỉnh vận tốc quạt, quạt Dyson chỉ cần một.
  • Góc quay lớn: Giống như các quạt khác quạt Dyson có thể quay ngang đến 270 độ, ngoài ra quạt còn có thể quay lệch phương dọc trục do có trọng tâm rất gần với đế quạt.
  • Dòng khí đều và êm: Không như dòng khí do quạt thông thường rất mạnh, ồn và không đều do cánh quạt chém mạnh vào không khí tạo ra từng lớp khí một, quạt Dyson có khả năng tạo ra dòng khí đều và êm như gió tự nhiên do không hề có cánh quạt.

Loại quạt không cánh độc đáo này đã được công nhận trên toàn thế giới và có tên trong danh sách các sản phẩm cải tiến tốt nhất của tạp chí Times năm 2009. Để đạt được thành công này không thể không kể đến vai trò của quá trình thiết kế, mô phỏng kỹ thuật giúp tối ưu hình dạng, giảm chi phí cho quá trình thử nguyên mẫu vật lí và rút ngắn rất nhiều thời gian cho sản phẩm từ khâu ý tưởng cho đến khi thành phẩm cung cấp cho thị trường. Trong dự án này các kỹ sư của công ty Dyson đã giải quyết những vấn đề như vậy bằng cách sử dụng phần mềm ANSYS FLUENT để mô phỏng dòng chảy mà không cần đến một nguyên mẫu vật lý nào. 
Thực tế mẫu thiết kế ban đầu chỉ có tỉ số khuếch đại dòng là 6x1. Đội kỹ thuật đã thực hiện 200 vòng lặp thiết kế khác nhau với các kích thước hình học quan trọng được thay đổi, gấp 10 lần có thể làm với nguyên mẫu vật lý. Cuối cùng các kỹ sư của Dyson đã nâng cao hiệu suất của quạt đến 2,5 lần cho bản thiết kế cuối cùng có một tỉ số khuếch đại 15x1. Bằng cách tối ưu hóa hiệu suất thiết kế và giảm số lượng các nguyên mẫu, phần mềm mô phỏng của ANSYS đã đóng góp đáng kể vào thành công của sản phẩm quạt không cánh này.

 
Sử dụng ANSYS FLUENT mô phỏng dòng chất lưu trong quạt


Sản phẩm này được đăng kí bản quyền và sản xuất bởi công ty DYSON, giá bán của quạt không cánh Dyson Air Multiplier thế hệ thứ nhất AM01 là khoảng 300$ cho loại 10in và 330$ cho loại 12"in. Và không ngừng cải tiến sản phẩm, mới đây nhất khoảng giữa năm 2010 nhà phát minh người Anh James Dyson này vừa giới thiệu tiếp 2 thế hệ mới của chiếc quạt đặc biệt đó với hình dáng tổng thể khác hẳn: Một có tên AM02 Tower Fan có vành quạt dẹp, cao, giống cái tháp nhỏ, nối liền thân như AM01 và một có tên là AM03 Pedestal Fan với cổ quạt cao nằm cố định, và vành quạt hình tròn, xoay được 270 độ. Chiếc AM02 có chiều cao 1 mét, độ rộng vành quạt là 19 cm và cho công suất gió thổi ra mạnh hơn 16 lần thế hệ AM01. Trong khi đó thì AM03 trông khác hẳn với chiều cao lên tới 1,4 mét và cho công suất gấp 18 lần AM01. Giá bán lẻ tại Hoa Kỳ của AM02 và AM03 đều khoảng 500$.


Quạt Dyson Air Multiplier thực sự là một món quà của Khoa học kỹ thuật với rất nhiều ưu điểm. Mặc dù giá thành của loại quạt này là khá cao nhưng những tính năng và ưu điểm của nó hoàn toàn xứng đáng với từng cắc tiền bạn bỏ ra! Cũng giống như chính sách kinh doanh của Dyson "Hàng chất lượng thì giá cao", và triết lý .. "nghiên cứu sản phẩm khác người bán giá khác người và nghe tiền leng keng chạy vào túi;


                                                            Nguồn :  Lưu Hồng Quân    http://stclub.advantech.vn