BLExT - a boundary layer profile extraction tool

Abstract

[ES] En el siguiente Trabajo Fin de Máster, el código BLExT ha sido desarrollado como un plugin para ParaView/VTK. Este código tiene como objetivo extraer información de la capa límite de una solución RANS, incluyendo perfiles de velocidad y temperatura, espesor de la capa límite, espesor de desplazamiento y espesor de cantidad de movimiento. Los aspectos clave en el desarrollo son los siguientes: cálculo de los vectores normales a la superficie, rotación de las velocidades a coordenadas de línea de corriente, suavizado de las derivadas de velocidad y el resultado final, y detección precisa de la capa límite. En cuanto al último aspecto, se concibe un método basado en la integración de la vorticidad, mientras otros métodos se implementan también con finalidad comparativa. La importancia del método creado queda patente al observar el resto de métodos fallar en una o más zonas de la solución, en contraste con el buen comportamiento en general de BLExT. Los resultados muestran una excelente concordancia con el código industrial TAUBL, aunque en zonas críticas tales como el borde de salida de perfiles aerodinámicos, se pueden observar ciertas discrepancias, con el resultado de BLExT ofreciendo una solución más verosímil. Este exitoso resultado conlleva la validación del código para el caso de un flujo laminar en una placa plana, así como su verificación para varios casos bidimensionales y tridimensionales con flujos turbulentos y efectos de compresibilidad. El código BLExT tiene un gran potencial de desarrollo futuro, por lo que se proponen diversos caminos de mejora.

[EN] In the following Master¿s Thesis, the code BLExT has been developed as a plug-in for ParaView/VTK. This code aims to be able to extract boundary layer information from RANS solutions, including velocity and temperature profiles, boundary layer thickness, displacement and momentum thicknesses. The key aspects in the development are the following: computation of the surface normal vectors, rotation of the velocities to streamline coordinates, smoothing of the velocity derivatives and the final output, and accurate detection of the boundary layer. Regarding the latter, a method is devised based on integration of the vorticity, whereas several other methods are also implemented for comparison. The relevance of the created method is patent when observing other methods fail in one or more regions of the solution, opposite to the general good behaviour of BLExT. Results show excellent agreement with the industrial code TAUBL, although at critical areas such as the vicinities of aerofoils¿ trailing edges discrepancies can be observed, with the output from BLExT offering a more plausible solution. The successful outcome leads to the validation of the code for the case of laminar flow over a flat plate, and to its verification for several two-dimensional and three-dimensional test cases with turbulent flow and compressibility effects. The code BLExT is found to have great potential for further development, and several paths of improvement are proposed.