Hochauflösende raumzeitliche Messung von flüssigkeitsseitigen Konzentrationsfeldern an der wind- und wellenbewegten Wasseroberfläche

Konzentrationsprofile in der 20 bis 200 µm dicken Massengrenzschicht innerhalb der wasserseitigen viskosen Grenzschicht an einer wind- und wellenbewegten, freien Wasseroberfläche konnten bisher nicht gemessen werden. Alle bisherigen Messungen wurden an ebenen Wasseroberflächen in Tanks mit bodeninduzierter Turbulenz durchgeführt. Die erstmalige Messung vertikaler Konzentrationsprofile mit einer Auflösung von 11.4 µm und einer Bildfrequenz von 973 Hz ist durch Verwendung der Laser induzierten Phosphoreszenz gelungen. Der dabei verwendete Farbstoff ist ein neuer, lichtempfindlicher Ruthenium Komplex, dessen Quenchkonstante den 17-fachen Wert im Vergleich zu der bisher benutzen Pyrenbuttersäure (PBA) besitzt. Zur Anregung der Phosphoreszenz wird ein auf unter 150 µm fokussierter Laser mit einer Wellenlänge von 445nm verwendet. Der Scheimpflugaufbau mit schrägen Kanalwänden des linearen Wind-Wellen-Kanals ermöglicht die Beobachtung wasserseitiger Konzentrationsprofile auch bei wellenbewegter Wasseroberfläche. Im nächsten Schritt werden zeitaufgelöste, zweidimensionale Konzentrationsfelder quer zur Windrichtung aufgenommen. Erste Tests zeigen vielversprechende Ergebnisse.