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.

Fout stuwkrachtcoëfficiënt
9.6 %
gemiddeld · 90e percentiel 19.5 %
Fout vermogenscoëfficiënt
9.2 %
gemiddeld · 90e percentiel 20.4 %
Fout rendement
3.6 ptn
gemiddeld · 90e percentiel 8.9 ptn
Propellers
13
1143 meetpunten

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

Stuwkrachtcoëfficiënt bij 5001 tpmGemeten (UIUC)Propforge
0.0000.0200.0400.0600.500.600.700.80JCT
Datatabel tonen
JGemeten (UIUC)Propforge
0.490.0640.065
0.510.0580.060
0.550.0500.054
0.570.0450.050
0.600.0390.044
0.630.0340.038
0.660.0290.032
0.690.0240.026
0.730.0180.018
0.750.0130.012
0.790.0070.004
0.810.003-0.002
0.84-0.003-0.010
Vermogenscoëfficiënt bij 5001 tpmGemeten (UIUC)Propforge
0.0000.0100.0200.0300.0400.500.600.700.80JCP
Datatabel tonen
JGemeten (UIUC)Propforge
0.490.0460.047
0.510.0440.045
0.550.0400.042
0.570.0370.040
0.600.0340.037
0.630.0310.034
0.660.0290.030
0.690.0260.027
0.730.0220.022
0.750.0190.018
0.790.0150.013
0.810.0120.008
0.840.0090.003
Statische stuwkrachtcoëfficiëntGemeten (UIUC)Propforge
0.0000.0250.0500.0750.10020003000400050006000RPMCT
Datatabel tonen
RPMGemeten (UIUC)Propforge
19750.0980.094
22920.1000.098
26320.1020.101
29080.1020.103
32110.1030.105
35040.1040.105
38150.1040.106
41440.1050.107
44090.1050.108
47110.1060.108
50110.1070.108
53250.1080.109
56240.1120.109
59380.1130.109
62310.1130.110
65420.1140.110
Statische vermogenscoëfficiëntGemeten (UIUC)Propforge
0.0000.0200.04020003000400050006000RPMCP
Datatabel tonen
RPMGemeten (UIUC)Propforge
19750.0550.051
22920.0540.049
26320.0540.049
29080.0540.047
32110.0540.046
35040.0540.046
38150.0540.045
41440.0540.045
44090.0530.044
47110.0530.044
50110.0530.044
53250.0530.044
56240.0510.044
59380.0510.043
62310.0510.043
65420.0510.043

Alle propellers

PropellerAangenomen profielCT-fout (bias)CP-fout (bias)Punten
APC Thin Electric 10×7Algemeen RC3.9 % (+1 %)4.1 % (−1 %)109
APC Thin Electric 11×5.5Algemeen RC10.3 % (+9 %)8.3 % (+3 %)69
APC Thin Electric 14×12Algemeen RC7.9 % (−4 %)10.5 % (−9 %)81
APC Slow Flyer 10×4.7Slow flyer16.1 % (−16 %)9.9 % (−10 %)87
APC Slow Flyer 11×7Slow flyer3.9 % (−3 %)6.7 % (−4 %)84
APC Slow Flyer 9×6Slow flyer16.5 % (−17 %)15.5 % (−15 %)109
APC Sport 11×6Algemeen RC4.3 % (−2 %)10.3 % (−10 %)90
Graupner CAM Prop 10×6Algemeen RC11.2 % (+11 %)7.6 % (+3 %)95
Graupner Super Nylon 11×8Algemeen RC16.7 % (+17 %)16.7 % (+14 %)91
GWS Slow Flyer 10×4.7Slow flyer5.1 % (+1 %)6.5 % (+2 %)46
Kyosho 10×6Algemeen RC5.6 % (+5 %)6.0 % (−3 %)107
Master Airscrew 11×7Algemeen RC3.7 % (+0 %)6.1 % (−6 %)82
Master Airscrew Scimitar 10×5Algemeen RC16.6 % (+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.