Noctua tente de fabriquer le ventilateur parfait - Un ingénieur de Noctua décrit les limites de la conception actuelle des ventilateurs

L'angle de pale et l'angle d'attaque sont distincts mais souvent confondus

Dellinger précise que l'"angle de pale" (ou angle de décalage) fait référence à l'inclinaison géométrique entre la pale du ventilateur et le plan de rotation, tandis que l'"angle d'attaque" décrit l'interaction aérodynamique entre la pale et le flux d'air entrant. Ces angles varient sur la longueur de la pale - plus raide près du moyeu et plus plat à l'extrémité - afin de correspondre au profil de la vitesse de rotation. Un angle de pale plus important augmente le débit d'air par rotation mais risque de provoquer un décrochage, entraînant une séparation des flux et une augmentation des turbulences acoustiques. Même de petits ajustements de l'angle des pales, de l'ordre de 1°, peuvent avoir un impact mesurable sur les performances du flux d'air et le niveau de bruit.

Moins de pales peut réduire le bruit, mais à un coût de conception

Le nombre de pales d'un ventilateur influe directement sur la fréquence de passage des pales, qui est en corrélation avec la manière dont l'homme perçoit le bruit du ventilateur. Par exemple, un ventilateur à sept pales tournant à 2 000 tours/minute émet un son de 233 Hz à basse fréquence, contre 300 Hz pour un ventilateur à neuf pales. Cependant, la réduction du nombre de pales entraîne des compromis au niveau de la génération de pression et de la rigidité des pales. Les concepteurs doivent compenser par des pales plus grandes ou des régimes plus élevés, ce qui peut annuler l'avantage acoustique. Noctua privilégie actuellement les ventilateurs à neuf pales pour les ventilateurs de 120 mm, les citant comme un équilibre entre le flux d'air, la pression, l'intégrité structurelle et l'acoustique.

La densité des ailettes du dissipateur thermique influe sur les turbulences et l'acoustique

La conception du dissipateur thermique a une incidence non seulement sur les performances de refroidissement, mais aussi sur le comportement sonore des ventilateurs. Si les dissipateurs bénéficient d'un plus grand nombre d'ailettes et d'une plus grande surface, l'augmentation de la densité des ailettes introduit une résistance à l'écoulement de l'air. Cette résistance peut obliger les ventilateurs à fonctionner près des zones de décrochage sur leurs courbes de pression, ce qui augmente les turbulences et les désagréments sonores. Le transfert de chaleur est également inégal le long d'une ailette - il augmente sur le bord d'attaque et diminue en raison de la formation d'une couche limite. Les conceptions récentes de Noctua tentent d'associer les caractéristiques du ventilateur à la résistance du dissipateur thermique afin de rester dans les plages optimales de débit d'air.

Les progrès en matière de conception proviendront probablement des matériaux et non de la géométrie

Bien que les outils de simulation et de prédiction aient évolué, les améliorations futures dans la conception des ventilateurs grand public pourraient dépendre davantage des matériaux que de la géométrie. La transition de Noctua des plastiques PBT et ABS vers les polymères à cristaux liquides (LCP) a permis de réduire les tolérances des extrémités et les vibrations, ce qui a contribué à stabiliser les performances à des vitesses plus élevées. Les pales en métal ou en composite pourraient théoriquement présenter des avantages, mais elles augmenteraient probablement le bruit et les coûts de fabrication. Certains réglages acoustiques sont déjà effectués grâce à des techniques de turbulence contrôlée, telles que la structure du moyeu du turbulateur centrifuge des ventilateurs G2 de Noctua.

Conclusion

M. Dellinger reste prudent quant aux futures percées dans la conception des ventilateurs, suggérant que la plupart des possibilités techniques ont été explorées dans les limites des matériaux et des cas d'utilisation actuels. Si les concepts à faible nombre de pales ou sans ailettes peuvent susciter de l'intérêt, les limites pratiques en matière de flux d'air, de turbulences et de coûts les maintiennent pour l'instant dans une large mesure théoriques.