散热风扇风量越大越好吗，散热风扇的风量和转速选择

关于散热风扇风量和风压的介绍，网上已经有很多搜索，也是常见问题，但业内能清楚解释这个问题的人却很少。每个职业都不同，每行都如山。最近在研究气流和压力测试设备。上了很多课后，我突然觉得自己以前对风量和压力的理解很肤浅，需要重新温**一下这个老话题。

空气流动是因为系统内部存在能量差，在典型的直流冷却风扇中，空气从旋转叶片获得能量，形成风流。风流的能量通常以压力的形式表示（当然，内能以热的形式存在）。在风流中的任何一点，能量的形式通常包括静能、动能和势能。可以分别用静压力、动压力和位置压力来表示。在正常情况下，由于空间有限且空气密度低，潜在压力可以忽略不计。

其间的静压力和动压力与今天的话题息息相关。

事实上，由于风扇的作用而产生的气流并不是直线前进，而是呈螺旋状（来自Noctua的照片）

为什么风量大但风压却要小？散热风扇将电能转化为电磁能，再在扇叶中转化为机械能，传递到空气中以降低静压。转化为动压力。静压俗称风压（虽然不太标准化，因为风压还包括动压），而动压最直观的表达方式是风量。两者之间有一个公式可以倒数计算（气流=系数*动压）压力1/2），对于散热风扇来说，其出风量（风扇叶片转换的能量）为：

风机风量=k*风量*风压

这是什么意思？设计的风机的最大风量取决于电机功率和转换效率，因此当风量增大时，风压应减小，当风压增大时，风量应减小。但空气动力与工作环境密切相关，风量与风压的关系并不是简单的负线性关系。

这是从宏观角度来说明问题。事实上，在风流的每一点，风量和风压也在增加或减少。为了更好地解释这个问题以及下文的需要，我们先来看看伯努利主义。

伯努利定理随处可见伯努利定理：在水或空气的流动中，如果流体的速度小，则压力就大，如果速度大，则压力就小。也可以解释如下。

这就是伯努利方程。其中p是流体在某一点的压力，v是该点的流速，是流体的密度，g是重力加速度，h是流体的高度。分别对应前面提到的静压、能量、动能、势能，C是常数。这意味着流体中任意点的能量都相等，但如果不考虑势能，也可以写成：

静压+动压=总压=常数

这也可以解释风流中某一点的风量与风压关系的变化。相同场景下，当流速增大时，风量增大，动压也增大；反之，当流速较低时，各点总压恒定，因此风量减小，动压减小，静压增加，变大。

日常生活中，有很多现象都适用于伯努利定理，比如汽车开得太快容易被冲走，地铁站需要设置安全线等。最著名的例子是飞机为什么会飞，但这是错误的例子。

以七届金球奖得主梅西的香蕉任意球为例。这可以在一定程度上用伯努利定理来解释（当然，利用马格努斯效应更有意义）。

当足球在气流中运动时，如果足球的旋转方向与气流方向相同，则同一方向气流的一侧速度会较快，足球的旋转速度会加快。另一侧会逆着水流更快地移动。由于摩擦力增大，空气速度减小，如果一个压力小而另一个压力小，就会产生垂直于行进方向的力，导致球脱出。回到原来的方向，足球的飞行轨迹最终变成了一条弧线。

气流：系统的阻抗越低，气流越高。气流的概念很容易理解。指单位时间的体积流量。最简单的计算是Q=vA，其中v 是流动的速度，A 是流动的面积。冷却风扇气流单位通常为CFM（立方英尺每分钟），但也可以使用m3/h 等单位。

您经常会注意到，风扇规格通常有一个“最大气流”参数，它指的是系统阻抗为零时风扇将输出的气流。

那么什么是系统阻抗呢？

简单来说，系统阻抗就是设备系统内气流的阻力；阻抗越低，流速越快，风量越大。例如，空机箱的阻抗接近于零。安装显卡等组件会增加系统阻抗。以散热器为例，翅片的密度越高，一个翅片的面积越大，阻抗就越高，一般冷散热器的阻抗比风冷散热器大。

工业上常用伯努利法计算流量，该法利用流体从粗管到细管所产生的压力差来测量空气流量。体积。

系统气流不是静态的。例如，机箱风扇的进气量根据机箱内部的条件（系统阻抗）而变化。一般来说，系统气流要求越高越好。

静压：克服系统阻抗的能力。在伯努利方程中，p代表风流的静压力。制造商通常用静压来形容。只要有空气存在，静压就存在。在理想条件下，我们常说的大气压就是大自然施加在我们身上的静压力。其单位通常为mmH2O、pa等。

根据风扇规格的不同，可能需要“最大静压”这一项目，但这是什么意思呢？

理论上，所有的空气分子都在进行不规则的热运动，空气分子的热运动不断碰撞容器壁所产生的压力称为静压。不过，我想很多人对于这个解释还是一头雾水。看看下面的照片。

系统阻抗达到最大，静压也达到最大

当风扇将空气注入密封容器时，空气进入容器而无处可逃，从而增加容器壁上的压力（静压），直到达到风扇的最大力。根据伯努利方程，变为：此时气体流量变为0，即动压变为0，静压达到最大值，此时的静压称为“最大静压”。

静压实际上是在空气输送冲程期间克服系统阻抗的能力。如果系统阻抗超过最大静压，则动压为0，风量为0，停止送风。如果系统阻抗为0，则静压为0，动压达到最大值，气流达到最大输出。当然，这两种情况在实际应用中基本不会出现。

同样，系统中的静压也不是恒定的；随着系统阻抗的增加，静压也增加。最大静压和最大风量不能同时出现设计风机时，只能在主风量或主风量之间选择如果要两者都提高，就得提高一侧电机功率和转换效率的直接解决办法是提高转速，大风量、高风压、高转速的风暴风机就是这样选择的产品。

P-Q曲线：比参数更重要的是，风扇风量和静压不是固定的，而是随着系统阻抗的变化而变化。实际气流和静压由阻抗决定。不同的静压（阻抗）会导致不同的风量。根据这些值，可以绘制静压和气流之间关系的P-Q 曲线。 P代表静压，Q代表风量。你可以用这个来解释。经常提到的风扇特性冷却风扇特性曲线。

上图中，风扇A 和风扇B 具有相同的最大静压和最大风量，但A 优于B。 A 的曲线通常“包围”B 的曲线。在相同静压下，无论气流或最大气流相同，A 的性能都应优于B。

当然，真的不可能有两条这样“完美”的曲线，但是什么样的曲线更好呢？一般来说，P-Q曲线和X、Y轴所围成的面积越大，更好，但这并不能100%保证，如果能结合系统阻抗曲线，就可以更加合理的选择和分析。你会得到这样的东西：

相似噪声下多个Noctua风扇的P-Q曲线（来源Noctua）

上图中一共有六条曲线。其中三条彩色线为三种风扇的特性曲线，另外三条虚线为不同系统阻抗的曲线（模拟风扇的三种应用场景）：机箱风扇、风冷散热器风扇、水冷散热器。风扇的点（系统阻抗）是风扇的P-Q特性曲线与系统阻抗曲线的交点。也就是说，风扇在静态环境下运行。与工作点相对应的压力和风量（因为静压用于克服阻抗）。

可以看到，冷却散热器的阻抗最高，其次是风冷散热器，然后机箱的阻抗最低。 NF-F12风扇静压最高，NF-S12A风量最大。那么应该如何选择风扇呢？其实这很简单：选择同一阻抗曲线上工作点风量最高的产品，这样即使最大风量没有达到规定值，NF-A12在三种场景中也是最好的。它成为一种选择。首先，最大静压并不是最高的。

由此可见，风扇规格仅供参考，但更重要的是风扇的P-Q特性曲线，而目前提供各品牌P-Q曲线的风扇数量还比较少，现状是：很少有。

避免风扇失速区域。冷却风扇具有危险的操作区域，即所谓的失速区域。该区域会产生湍流并降低风扇效率。一般来说，尽量避开档位内的操作点。区。如果有P-Q 特性曲线，曲线中明显的下降通常是风扇的失速区域。

失速区域的P-Q曲线是凹的（Noctua图片）

高系统阻抗使得失速和气流分离的可能性更大。主要原因是当系统阻抗较高时，风扇会形成较高的静压，但当进气量不足时，风扇叶片吸力面上的空气速度会逐渐降低，导致在高静压压力的作用下，气流边界层被破坏，在叶片边缘产生涡流区域，空气可直接与叶片表面分离，引起气流紊流，噪声增大。马苏。这称为“失速”现象，表现为P-Q 曲线中的下降。

总结1. 静压用于克服系统阻抗。

2. 实际风量和静压由系统阻抗决定，阻抗越高，静压越高，风量越低。

3、如果需要大风量、大静压，则只能提高转速。

4、P-Q曲线比参数更重要，曲线与坐标轴之间的面积越大越好。