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Abstract

In this study, an imaging method to resolve horizontal oxygen concentration fields is presented. The technique is based on the transformation of a concentration gradient into fluorescence intensity. A water-soluble ruthenium complex indicator is quenched by oxygen. The boundary layer imaging setup has been mounted on a small annular wind-wave tank at the IUP Heidelberg. Measurement series have been performed for three different indicator concentrations (0.03 mmol/L, 0.07 mmol/L and 0.11 mmol/L) at wind speeds ranging from 2 m/s to 7 m/s. The recorded images clearly show gas transport footprints, which are qualitatively discussed. The mean brightness of image sequences is quantitatively analysed. The oxygen quenching method has been implemented, and the setup is ready for further use.

Translation of abstract (German)

In dieser Arbeit wird eine bildgebende Messtechnik zur Bestimmung von horizontalen Sauerstoffkonzentrationsfeldern angewendet. Die Methode basiert auf der Umwandlung von Konzentrationsunterschieden des gelösten Gases in fluoreszierende Strahlung. Ein wasserlöslicher Ruthenium-Komplex fungiert als Indikator und wird durch Sauerstoff "gequencht". Der Aufbau zum Aufnehmen der Grenzschicht ist am kleinen ringförmigen Windwellenkanal des IUP Heidelberg installiert. Es wurden Messreihen für drei verschiedene Konzentrationen des Indikators (0,03 mmol/L, 0,07 mmol/L und 0,11 mmol/L) bei Windgeschwindigkeiten im Bereich von 2 m/s bis 7 m/s durchgeführt. Die aufgenommenen Bilder zeigen deutliche Spuren des Gastransports durch die Grenzschicht, welche qualitativ diskutiert werden. Die mittlere Helligkeit der Bildsequenzen wird quantitativ analysiert. Die Methode der Fluoreszenzlöschung mittels Sauerstoff wurde implementiert und der Versuchsaufbau ist für die weitere Verwendung eingerichtet.