O kole naukowym
AGH Solar Plane jest Studenckim Kołem Naukowym, które działa przy Wydziale Energetyki i Paliw na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Obecnie Koło liczy 50 członków, a każdy z nich realizuje swoje pasje i rozwija się w jednej z działających sekcji: mechaniki, kompozytów, zasilania, programowania, modelowania komputerowego czy marketingu. Praca w zespołach pozwala na szybką realizację poszczególnych etapów projektu i tworzenie coraz to nowszych rozwiązań technologicznych.
O projekcie
Pomysł na stworzenie bezzałogowego samolotu napędzanego energią słoneczną powstał w roku akademickim 2017/2018.
Konwersja promieniowania słonecznego na energię elektryczną niezbędną do zasilania możliwa będzie dzięki wykorzystaniu ogniw fotowoltaicznych o wysokiej sprawności, a zainstalowanie nowoczesnych magazynów energii pozwoli na efektywne wykorzystanie promieniowania słonecznego zarówno w dzień jak i w nocy. Zwieńczeniem prac nad obecną konstrukcją o rozpiętości skrzydeł 6 m będzie wykonanie nieprzerwanego przelotu nad terytorium Polski z południa na północ.
Podczas konstruowania samolotu wykorzystywane są ultralekkie i wytrzymałe materiały takie jak włókno węglowe, a kształty poszczególnych części są tak dobrane, aby zminimalizować siły oporu działające na samolot, jego masę i zużycie energii elektrycznej. W tym celu wykorzystywane jest oprogramowanie ANSYS Fluent opierające się na komputerowej mechanice płynów. Badania eksperymentalne przeprowadzane są natomiast w tunelu aerodynamicznym na fragmentach konstrukcji wykonanych na drukarce 3D.
Modelowanie w programie ANSYS pozwoliło na dokonanie analizy parametrów aerodynamicznych takich jak: współczynnik siły nośnej i siły oporu zarówno dla profili skrzydeł, geometrii kadłuba jak i całej konstrukcji. Uzyskane wyniki osiągały zadowalającą zbieżność z danymi referencyjnymi zwłaszcza dla niewielkich kątów natarcia. Wykazały one również konieczność zwiększenia powierzchni skrzydeł i zastosowania wingletów.
Największym wyzwaniem podczas przygotowania symulacji było stworzenie siatek o dobrej jakości, zwłaszcza dla geometrii całego samolotu. Dla niewielkich prędkości przelotu, dla jakich tworzono symulacje pojawiał się również problem z dobraniem modelu turbulencji, ponieważ opływ powietrza wokół profilu jest początkowo laminarny, dopiero później następuje oderwanie strugi płynu. Większość obliczeń wykonywano na superkomputerze „Zeus”, znajdującym się w ACK „Cyfronet AGH”, co znacznie skróciło czas oczekiwania na wyniki.
Samolot tworzony jest również z myślą o zastosowaniu w życiu codziennym i ułatwieniu czynności związanych np. z wykrywaniem pożarów czy monitoringiem linii elektroenergetycznych dzięki zastosowaniu okularów VR (virtual reality) i automatycznego powrotu do punktu kontrolnego na wypadek problemów z łącznością. W ramach dotychczasowych prac od marca 2018 r. powstały dwa prototypy w mniejszej skali, które służyły do testowania wykorzystywanych technologii.
Największym dotychczasowym osiągnięciem jest zajęcie I miejsca w ogólnopolskim konkursie POTENCJOmetr w kategorii projektów konstruktorskich. Działania realizowane przez Koło prezentowane były na konferencjach ogólnopolskich i międzynarodowych, m.in. AGH International Student Conference, Student Science EXPO 2018. Dzięki uczestnictwu w ministerialnym programie „Najlepsi z Najlepszych 3.0” możliwe jest uczestnictwo w innych wydarzeniach takich jak 6th International Conference on Renewable & Non-Renewable Energy w Miami, USA oraz na konferencji Academicsera – 450th International Conference on Science, Technology, Engineering and Management (ICSTEM) w Osace, w Japonii.
Realizacja projektu jest również doskonałą okazją do promowanie alternatywnych źródeł energii i ich zastosowania w pojazdach elektromobilnych na przykładzie samolotu solarnego. Działania podejmowane przez Koło, takie jak udział w festiwalach i piknikach naukowych pozwalają dotrzeć do szerokiego grona odbiorców i zwiększać świadomość społeczną dotyczącą zrównoważonego rozwoju.
ANSYS Academic Program
ANSYS i Symkom wspiera zespoły studenckie poprzez dostarczanie najlepszych na rynku narzędzi do analiz numerycznych oraz wiedzy jak ich używać.