Validatie
Hoeveel kun je de prestatiecijfers van Propforge vertrouwen? We rekenen propellers na die in de windtunnel van de University of Illinois zijn gemeten en publiceren het resultaat — ook waar het model faalt.
Gemiddelde absolute fout in het normale werkgebied (gemeten stuwkracht minstens 30% van de statische stuwkracht). Doel: binnen 15.0 %.
Methode
- Bladelement-impulstheorie (QPROP-formulering van Drela) met Prandtl-verliezen aan tip en naaf, opgelost op 40 bladstations.
- Lift en weerstand uit een tabel met XFOIL-achtige polaren (NeuralFoil) over welving, dikte, Reynoldsgetal en invalshoek; vlakke-plaatmodel voorbij overtrek; Prandtl–Glauert-compressibiliteit.
- Bladgeometrie (koorde en bladhoek) precies zoals door UIUC gemeten. De profielen zijn niet gepubliceerd, dus elke propeller krijgt een van twee profielklassen (algemeen RC of dunne slow flyer), gekozen op producttype — er wordt niets per propeller afgesteld.
- De enige globale instelling, de transitieparameter n_crit = 7, is gekozen op de helft van de propellers; de andere helft diende als controle.
- Deze pagina wordt door de testsuite gegenereerd. Als een wijziging het model voorbij de drempels verslechtert, faalt de build.
Gemeten vs berekend
Datatabel tonen
| J | Gemeten (UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 0.49 | 0.064 | 0.065 |
| 0.51 | 0.058 | 0.060 |
| 0.55 | 0.050 | 0.054 |
| 0.57 | 0.045 | 0.050 |
| 0.60 | 0.039 | 0.044 |
| 0.63 | 0.034 | 0.038 |
| 0.66 | 0.029 | 0.032 |
| 0.69 | 0.024 | 0.026 |
| 0.73 | 0.018 | 0.018 |
| 0.75 | 0.013 | 0.012 |
| 0.79 | 0.007 | 0.004 |
| 0.81 | 0.003 | -0.002 |
| 0.84 | -0.003 | -0.010 |
Datatabel tonen
| J | Gemeten (UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 0.49 | 0.046 | 0.047 |
| 0.51 | 0.044 | 0.045 |
| 0.55 | 0.040 | 0.042 |
| 0.57 | 0.037 | 0.040 |
| 0.60 | 0.034 | 0.037 |
| 0.63 | 0.031 | 0.034 |
| 0.66 | 0.029 | 0.030 |
| 0.69 | 0.026 | 0.027 |
| 0.73 | 0.022 | 0.022 |
| 0.75 | 0.019 | 0.018 |
| 0.79 | 0.015 | 0.013 |
| 0.81 | 0.012 | 0.008 |
| 0.84 | 0.009 | 0.003 |
Datatabel tonen
| RPM | Gemeten (UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 1975 | 0.098 | 0.094 |
| 2292 | 0.100 | 0.098 |
| 2632 | 0.102 | 0.101 |
| 2908 | 0.102 | 0.103 |
| 3211 | 0.103 | 0.105 |
| 3504 | 0.104 | 0.105 |
| 3815 | 0.104 | 0.106 |
| 4144 | 0.105 | 0.107 |
| 4409 | 0.105 | 0.108 |
| 4711 | 0.106 | 0.108 |
| 5011 | 0.107 | 0.108 |
| 5325 | 0.108 | 0.109 |
| 5624 | 0.112 | 0.109 |
| 5938 | 0.113 | 0.109 |
| 6231 | 0.113 | 0.110 |
| 6542 | 0.114 | 0.110 |
Datatabel tonen
| RPM | Gemeten (UIUC) | Propforge |
|---|---|---|
| 1975 | 0.055 | 0.051 |
| 2292 | 0.054 | 0.049 |
| 2632 | 0.054 | 0.049 |
| 2908 | 0.054 | 0.047 |
| 3211 | 0.054 | 0.046 |
| 3504 | 0.054 | 0.046 |
| 3815 | 0.054 | 0.045 |
| 4144 | 0.054 | 0.045 |
| 4409 | 0.053 | 0.044 |
| 4711 | 0.053 | 0.044 |
| 5011 | 0.053 | 0.044 |
| 5325 | 0.053 | 0.044 |
| 5624 | 0.051 | 0.044 |
| 5938 | 0.051 | 0.043 |
| 6231 | 0.051 | 0.043 |
| 6542 | 0.051 | 0.043 |
Alle propellers
| Propeller | Aangenomen profiel | CT-fout (bias) | CP-fout (bias) | Punten |
|---|---|---|---|---|
| APC Thin Electric 10×7 | Algemeen RC | 3.9 % (+1 %) | 4.1 % (−1 %) | 109 |
| APC Thin Electric 11×5.5 | Algemeen RC | 10.3 % (+9 %) | 8.3 % (+3 %) | 69 |
| APC Thin Electric 14×12 | Algemeen RC | 7.9 % (−4 %) | 10.5 % (−9 %) | 81 |
| APC Slow Flyer 10×4.7 | Slow flyer | 16.1 % (−16 %) | 9.9 % (−10 %) | 87 |
| APC Slow Flyer 11×7 | Slow flyer | 3.9 % (−3 %) | 6.7 % (−4 %) | 84 |
| APC Slow Flyer 9×6 | Slow flyer | 16.5 % (−17 %) | 15.5 % (−15 %) | 109 |
| APC Sport 11×6 | Algemeen RC | 4.3 % (−2 %) | 10.3 % (−10 %) | 90 |
| Graupner CAM Prop 10×6 | Algemeen RC | 11.2 % (+11 %) | 7.6 % (+3 %) | 95 |
| Graupner Super Nylon 11×8 | Algemeen RC | 16.7 % (+17 %) | 16.7 % (+14 %) | 91 |
| GWS Slow Flyer 10×4.7 | Slow flyer | 5.1 % (+1 %) | 6.5 % (+2 %) | 46 |
| Kyosho 10×6 | Algemeen RC | 5.6 % (+5 %) | 6.0 % (−3 %) | 107 |
| Master Airscrew 11×7 | Algemeen RC | 3.7 % (+0 %) | 6.1 % (−6 %) | 82 |
| Master Airscrew Scimitar 10×5 | Algemeen RC | 16.6 % (+17 %) | 9.6 % (−10 %) | 93 |
Gemiddelde absolute fout in het normale werkgebied; bias tussen haakjes (positief = Propforge schat te hoog).
Bekende beperkingen
- Het statische vermogen wordt onderschat (bias −16 %, 90e percentiel 28.5 %); de wortelstroming van een stilstaande propeller is sterk driedimensionaal. De banden voor statisch vermogen zijn daarom breder.
- Bij bijna nul stuwkracht (hoge voortgangsgraad) zijn relatieve fouten betekenisloos; de absolute CT-fout loopt daar op tot 0.025 en CP wijkt gemiddeld 32.1 % af. De app gebruikt daar absolute banden.
- Onder Reynoldsgetal 40.000 nemen de fouten toe (CT 6.4 %, CP 11.7 %); kleine, langzame propellers zijn het moeilijkste geval.
- De onbekende profielen van commerciële propellers beperken deze vergelijking: bij je eigen ontwerpen is het profiel exact bekend, maar geprinte oppervlakken zijn ruwer dan gespoten.
- Niet gemodelleerd: zogcontractie, aerodynamica van rake/skew, 3D-overtrekvertraging, bladvervorming, mantelschroeven, cavitatie en alles wat CFD zou vangen.
Waaiers en pompen
Het pompcurvemodel is nog niet vergeleken met gemeten pompcurves, dus de banden zijn bewust breed (±25% opvoerhoogte, ±30% vermogen). Zie waaierwaarden als eerste richtlijn en meet je eigen pomp.
Gegevens
Windtunnelgegevens van 13 propellers (APC, Graupner, Kyosho, Master Airscrew, GWS) uit deel 1 van de UIUC Propeller Data Site, gebruikt met bronvermelding.
Brandt, J.B., Deters, R.W., Ananda, G.K., Dantsker, O.D., Selig, M.S., UIUC Propeller Database, Vols 1–4, University of Illinois at Urbana-Champaign. m-selig.ae.illinois.edu/props/propDB.html. Airfoil polars: NeuralFoil (P. Sharpe, MIT licence), an XFOIL surrogate.