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Visualisierung des Gasaustauschs an der windbewegten Wasseroberfläche mittels vertikaler Konzentrationsfelder von gelöstem Sauerstoff quer zur Windrichtung

Arnold, Niklas

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Abstract

In dieser Arbeit wird eine Messtechnik zur Bestimmung von Sauerstoffkonzentrationsfeldern vorgestellt. Diese Technik beruht auf der Methode der Laserinduzierten Fluoreszenz (LIF). Als Farbstoff kommt ein wasserlöslicher Ruthenium-Komplex zum Einsatz, der von Sauerstoff dynamisch gequencht wird. Um zweidimensionale Felder zu messen, wird ein Lasersheet mit Hilfe eines rotierenden Polygonspiegelrades dynamisch erzeugt. Durch eine räumliche Auflösung von 43 µm und eine Aufnahmefrequenz von 150 Hz sind schnelle Prozesse innerhalb der Massengrenzschicht zwischen Wasser- und Luftphase auflösbar. Erste Messungen an einem linearen Wind-Wellen-Kanal zeigen interessante Ereignisse, die in Form von Videos präsentiert werden. Die Bestimmung mittlerer Konzentrationsprofile liefert Werte für die Grenzschichtdicke und die Transfergeschwindigkeit in der erwarteten Größenordnung.

Translation of abstract (English)

A measuring technique for oxygen concentration fields is presented in this study. The technique is based on the method of laser induced-fluorescence (LIF). A fluorescent a water soluble ruthenium complex, which is dynamically quenched by oxygen, is used. In order to measure two dimensional fields, a lasersheet is created dynamically through a rotating polygon mirror wheel. With a spatial resolution of 43 µm and a recording frequency of 150 Hz it is possible to record fast processes within the mass boundary layerat the air-water interface. First measurements at a linear wind-wave facility show interesting events, which are presented in the form of videos. Calculation of mean concentration profiles out of the measured data provide results for the thinkness of the mass boundary layer and the transfer velocity in the estimated order of magnitude.

Item Type: Bachelor thesis
Supervisor: Jähne, Prof. Dr. Bernd
Place of Publication: Heidelberg, Germany
Date of thesis defense: 18 February 2015
Date Deposited: 26 Mar 2015 12:45
Date: 2015
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Gasaustausch, Wind-Wellen-Kanal, Laserinduzierte Fluoreszenz, Lumineszenzlöschung, Stern-Volmer-Gleichung, Diffuse Grenzschicht, Fluoreszenz, Ozeanographie
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