[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%.

[es] Las palas de los aerogeneradores son propensas a la erosión y, en consecuencia, a defectos superficiales, los cuales provocan transiciones prematuras a la turbulencia, causando pérdidas de rendimiento de hasta un 25%. Para inspeccionar la superficie, actualmente es necesario detener los aerogeneradores, implicando costes económicos y, sobre todo, ambientales. Por ello, es deseable desarrollar tecnologías no intrusivas que describan el estado superficial de los mismos. En ciertas condiciones, la transferencia de calor entre el aire turbulento y la superficie del ala genera una diferencia en la temperatura superficial, visible en infrarrojos, revelando que la transición a la turbulencia ocurre en cuñas, las cuales dependen de varios parámetros que sugieren que se haga un estudio. Se propone un modelo inverso mediante el cual los defectos superficiales se caracterizan en tiempo real a través de técnicas de termografía infrarroja, comparando las imágenes con una extensa base de datos de simulaciones y experimentos. En cuanto a las simulaciones, la realización de una simulación DNS en 3D de un ala con un pequeño elemento perturbador supone un gran desafío computacional, y es necesario hacer simplificaciones teniendo en cuenta los recursos disponibles. Un estudio previo revela que es viable simular un elemento perturbador en un dominio local del ala, en 3D, en vez de simular el ala entera. Sin embargo, las condiciones de contorno de entrada deben coincidir con la realidad, y por ello es necesario realizar simulaciones DNS en un dominio global en 2D solo para determinar los perfiles de velocidad para cada número de Reynolds. En la práctica, esto no es viable, y esta tesis estudia si los perfiles de velocidad siguen patrones previsibles bajo el aumento del número de Reynolds, y bajo diferentes posiciones. Usando el código de elementos espectrales de alto orden Nek5000, se han realizado simulaciones DNS en un dominio 2D que abarca el perfil alar DU 95-W-180. Los perfiles de velocidad desarrollados han sido analizados entre ellos para varias posiciones, y para números de Reynolds de 1000, 10000 y 100000. Las simulaciones muestran que el flujo se acelera en la región laminar del ala con un aumento del número de Reynolds, y que la estela evoluciona desde una estela viscosa, pasando por una línea Kármán, hasta finalmente una estela turbulenta. El primer resultado es que las tensiones de cizalla en la superficie son escalables siguiendo la teoría de la capa límite de Falkner-Skan. En segundo lugar, se ha comprobado que los perfiles de velocidad u(eta) se pueden ajustar a soluciones Falkner-Skan, con beta = beta_m, con un error intrínseco del 2%, o con un error del 5% si se hace coincidir la pendiente en el origen con beta=beta_w. Este último enfoque aprovecha la escalabilidad encontrada, y se ha demostrado que beta_w también sigue esta tendencia. En cambio, el primer enfoque requiere simulaciones a números de Reynolds intermedios para obtener una dependencia más clara de los perfiles de Falkner-Skan beta_m con el número de Reynolds. Por lo tanto, los perfiles de velocidad a números de Reynolds más elevados y en diferentes posiciones del ala, actualmente, se pueden predecir mediante soluciones de Falkner-Skan con un error del 5%, y en el futuro se podría reducir el error hasta menos del 2%.