Untersuchungen statistischer und geometrischer Eigenschaften von Windwellen und ihrer Wechselwirkungen mit der wasserseitigen Grenzschicht

Durch die Erweiterung auf Farbbildverarbeitung konnte eine vorhandene, auf Refraktion basierende Technik zur Erfassung der Oberflächenneigung von Wasserwellen wesentlich verbessert werden. Diese neue Mehrkanaltechnik leitet sich von der photometrischen Stereoanalyse ab, die bei der Bestimmung der Form opaker Objekte verwedet wird. Mit Hilfe der drei Kanäle einer Farbvideokamera werden beide Komponenten des Gradienten der Wasseroberfläche simultan bestimmt. Die dritte Information ermöglicht eine pixelweise Normierung auf die Gesamtintensität der Beleuchtung, was zu einer erheblich verbesserten Linearität und Robustheit des Systems führt. Störungen durch inhomogene Beleuchtung oder Verunreinigungen im Wasser können so fast vollständig eliminiert werden. Für kombinierte Messungen kann auf einen der Farbkanäle verzichtet werden, um eine weiterer Beleuchtung zu realisieren. Dabei erhält die Beschränkung auf eine Neigungskomponente die Möglichkeit zur Normierung. An zwei Wind-Wellen-Kanälen wurden geometrische und statistische Untersuchungen des Wellenfeldes durchgeführt und mit Ergebnissen anderer Autoren verglichen. Zwei kombinierte Experimente wurden realisiert, wobei auf unterschiedlichen Skalen simultan Turbulenz unter der beobachteten Wasseroberfläche analysiert wurde. Auf 10cm x 10cm wurden von Hering [1996] Energiedichte und Wirbelstärke des Strömungsfeldes bestimmt. Im zweiten gemeinsamen Experiment wurden von Münsterer [1996] in einem 4cm x 4cm großen Ausschnitt Konzentrationsprofile eines gelösten Gases in der viskosen Grenzschicht gemessen. Beide Messungen gaben bisher einzigartige Einblicke in die Wechselwirkung von Kapillarwellen und Turbulenz im Strömungsfeld bzw. in der viskosen Grenzschicht.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2000

Author dc:creator

• Balschbach, Günther Wilhelm

Contributors dc:contributor

• Jähne, Bernd

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/2473

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:2473