机箱|超能课堂:真正认识散热风扇的风量与风压( 三 )


P-Q曲线:比参数更为重要我在前面反复强调 , 风扇的风量与静压并不是固定的 , 会随着系统阻抗的变化而变化 , 实际风量和静压由阻抗决定 。 在不同静压(阻抗)下得到不同的风量 , 根据这些数值可以绘制一条关于静压与风量关系的P-Q曲线 , P表示静压 , Q代表风量 , 可用来描述风扇的特性 , 也就是常说的散热风扇特性曲线 。

在上图中 , 风扇A与B有相同的最大静压和最大风量 , 但是A比B更好 , A的曲线整体“包围”了B的曲线 , 无论是同风量还是同静压下 , A的性能都要好过B 。
【机箱|超能课堂:真正认识散热风扇的风量与风压】当然实际上不太可能有这样两条“完美”的曲线 , 但怎么样的曲线才算比较好呢?一般而言 , P-Q曲线与X轴Y轴包围的面积是越大越好 , 但这也并不是能100%的保证 , 如果能结合系统阻抗曲线会得到更合理选择与分析 , 比如:

相近噪音下几款猫头鹰风扇的P-Q曲线(来源Noctua)上图一共有六条曲线 , 其中三条彩色线为三款风扇的特性曲线 , 另外三条虚线为不同系统阻抗的曲线(模拟风扇作为机箱风扇、风冷散热器风扇及水冷冷排风扇这三种应用场景下的系统阻抗) , 风扇的P-Q特性曲线和系统阻抗曲线的交点为工作点 , 也就是风扇会以工作点对应的静压和风量运作(因为静压就是用来克服阻抗的嘛) 。
可以看到 , 冷排的阻抗最大 , 风冷散热器次之 , 机箱的阻抗最低 , NF-F12风扇提供了最大静压 , NF-S12A有着最大的风量 , 那该如何选择风扇呢?其实很简单 , 同一条阻抗曲线上 , 选择工作点风量最大的产品 , 所以NF-A12在三种场景下 , 都是最好的选择 , 即使它的最大风量不是第一 , 最大静压也不是最好 。
这也充分说明 , 风扇的规格参数仅供参考 , 更为重要的风扇的P-Q特性曲线 , 不过目前各品牌风扇提供P-Q曲线的还比较少 。
避开风扇的失速区散热风扇存在一个危险工作区域 , 就是所谓的失速区 , 在这个区域气流动荡 , 风扇效能下降 , 一般来说 , 要尽量避免工作点在失速区内 。 如果你有P-Q特性曲线 , 曲线凹陷明显的地方通常就是该风扇的失速区 。

失速区的P-Q曲线下凹(图片取材于Noctua)当系统阻抗较高时 , 容易此起失速和气流分离现象 。 主要是因为系统阻抗高时 , 风扇会形成很高的静压 , 但是如果进气不足 , 扇叶吸气面空气的速度会慢慢减小 , 并在高静压的作用下 , 气流的边界层受到破坏 , 在叶片尾端出现涡流区 , 空气可能会直接脱离叶片表面引起气流动荡噪音增大 , 即所谓“失速”现象 , 在P-Q曲线上的表现就是出现凹陷 。
总结
1、静压是用来克服系统阻抗的;
2、实际风量与静压由系统阻抗决定 , 阻抗越大 , 静压就越大 , 风量就越小;
3、想要风量大静压也大 , 只能提高转速;
4、P-Q曲线比参数更重要 , 曲线的面积越大相对越好 。