[ca] Les pales dels aerogeneradors són propenses a l'erosió i, conseqüentment, als defectes superficials, els quals provoquen una transició precoç cap a la turbulència, causant pèrdues de rendiment de fins al 25%. Per inspeccionar la superfície, actualment és necessari aturar els aerogeneradors, implicant costos econòmics i sobretot ambientals. Per tant, és desitjable desenvolupar tecnologies no intrusives que descriguin l'estat superficial d'aquests. En certes condicions, la transferència de calor entre l'aire turbulent i la superfície de l'ala implica una diferència en la temperatura superficial, visible en infrarojos, fet que permet revelar que la transició a la turbulència es dona en forma de falques, les quals depenen de diversos paràmetres que suggereixen que es faci un estudi. Es proposa un model invers al descrit mitjançant el qual els defectes superficials es caracteritzen en temps real a través de tècniques de termografia infraroja, comparant les imatges amb una extensa base de dades de simulacions i experiments. Pel que fa a les simulacions, la realització d'una simulació DNS en 3D d'una ala amb un petit element pertorbador suposa un gran repte computacional, i és necessari considerar simplificacions tenint en compte els recursos disponibles. Un estudi previ revela que és viable simular un element pertorbador en un domini local de l'ala, en 3D, en lloc de simular l'ala sencera. No obstant això, les condicions de contorn d'entrada han de coincidir amb la realitat, i per tant cal dur a terme simulacions DNS en un domini global en 2D només per determinar els perfils de velocitat per a cada nombre de Reynolds. En la pràctica, això és inviable, i aquesta tesi estudia si els perfils de velocitat segueixen un patró previsible sota l'augment del nombre de Reynolds, i sota diferents posicions. Utilitzant el codi d'elements espectrals Nek5000, s'han realitzat simulacions DNS en un domini 2D que engloba el perfil alar DU 95-W-180. Els perfils de velocitat desenvolupats han estat analitzats entre ells per a diverses posicions rellevants al llarg de l'ala, i per a nombres de Reynolds de 1000, 10000 i 100000. Les simulacions mostren que el flux s'accelera a la regió laminar de l'ala, amb un augment del nombre de Reynolds, i que l'estela evoluciona d'una estela viscosa, a una línia de Kármán i, finalment, a una estela turbulenta. El primer resultat és que les tensions de cisalla a la superfície són escalables seguint la teoria de la capa límit de Falkner-Skan. En segon lloc, s'ha comprovat que els perfils de velocitat u(eta) es poden ajustar a solucions Falkner-Skan, amb beta=beta_m, amb un error intrínsec del 2%, o amb un error del 5% si es fa coincidir el pendent a l'origen amb beta = beta_w. Aquest últim enfocament aprofita l'escalabilitat trobada, i s'ha demostrat que \beta_w també segueix aquesta tendència. En canvi, el primer enfoc requereix simulacions a nombres de Reynolds intermedis, per tal d'obtenir una dependència més clara dels perfils de Falkner-Skan beta_m amb el nombre de Reynolds. Per tant, els perfils de velocitat a nombres de Reynolds més elevats i en diferents posicions de l'ala, amb aquesta tesi, es poden predir mitjançant solucions de Falkner-Skan amb un error del 5%, i en el futur es podria reduir empíricament l'error fins a menys d'un 2%.

[en] Wind turbine blades are prone to erosion and, as a consequence, surface defects, which trigger early transition to turbulence, leading to performance losses of up to 25%. To inspect surface defects, wind turbines must currently be stopped, implying economic and environmental costs. Non-intrusive, in-process health monitoring methods are therefore a desirable alternative. Under certain conditions, convective heat transfer between turbulent air and the wing's surface, implies a temperature difference on the wing which can be visualized in infrared, revealing that the transition to turbulence causes different turbulent wedges, depending on different parameters that suggest a study to be made. An inverse model is proposed, for which surface defects are characterized in-process through infrared thermography techniques by comparing the images with an extensive library of simulations and experiments. Regarding the simulations, performing a DNS simulation of a 3D wing with a tiny disturbance element is a big computational challenge, and simplifications minding available resources must be considered. A previous study proved viable to simulate a disturbance element in a local wing domain, instead of its entirety, in 3D. However, the inlet boundary conditions for these must exactly match reality, and thus global domain 2D DNS simulations have to be done just to determine the velocity profiles at each Reynolds number. In practice, this is undesirable, and this thesis studies whether the profiles follow a predictable pattern with increasing Reynolds numbers and different positions, and whether the inlet boundary conditions can be generated from theoretical boundary layer profiles. Using the high-order spectral element method code Nek5000, DNS simulations have been done in a 2D domain encompassing the DU 95-W-180 airfoil. The developed velocity profiles have been extensively analyzed at relevant stream wise positions, for Reynolds numbers of 1000, 10000 and 100000. Results show that the flow on the suction side is accelerated with increasing Reynolds numbers, and behind the airfoil, the flow topology evolves from a viscous wake, to a Kármán vortex street, to a naturally transitioned turbulent wake. The first finding has been that the wall shear stresses are scalable following the nature of the Falkner-Skan boundary layer theory. Secondly, the velocity profiles u(eta) can be fitted with Falkner-Skan solutions with beta = beta_m with less than a 2% error, or with a 5% error if their slope at the origin is matched, with beta = beta_w. The latter approach takes advantage of the scalability of the wall shear stress, and has been found to follow the same pattern. Conversely, the former approach requires the simulation at Reynolds numbers in between as to further resolve the dependency of the Falkner-Skan profiles beta_m with the Reynolds number. Therefore, velocity profiles at higher Reynolds numbers and different stream wise positions, developed on the DU 95-W-180 airfoil, can currently be predicted through Falkner-Skan solutions with an error of 5%, and may also be empirically predictable with an error of less than 2% in the future.