Sachverhalt:
A. X._ wird mit Anklageschrift vom 12. Juli 2010 vorgeworfen, er habe am 17. Januar 2009, um ca. 23.00 Uhr, seiner geschiedenen Ehefrau auf der Strasse vor ihrem Wohnhaus im Verlaufe einer zwischen ihnen geführten verbalen Auseinandersetzung bewusst und gewollt mindestens ein Mal mit der Hand ins Gesicht geschlagen, wodurch sie einen Nasenbeinbruch erlitten habe und notfallmässig im Spital Bülach habe behandelt werden müssen.
B. Der Einzelrichter in Strafsachen des Bezirksgerichts Bülach sprach X._ mit Urteil vom 30. September 2010 von der Anklage der Körperverletzung im Sinne von Art. 123 Ziff. 1 Abs. 1 StGB frei. Auf das Schadenersatz- und Genugtuungsbegehren der Geschädigten trat er nicht ein.
Auf Berufung der Geschädigten hin erklärte das Obergericht des Kantons Zürich X._ mit Urteil vom 24. Juni 2011 der einfachen Körperverletzung im Sinne von Art. 123 Ziff. 1 Abs. 1 StGB in Verbindung mit Ziff. 2 Abs. 4 schuldig und verurteilte ihn zu einer Geldstrafe von 90 Tagessätzen zu Fr. 30.--. Den Vollzug der Geldstrafe schob es unter Auferlegung einer Probezeit von 3 Jahren bedingt auf. Ferner verpflichtete es X._ grundsätzlich, der Geschädigten allfällige künftig anfallende Arztkosten, welche im Zusammenhang mit dem Vorfall vom 17. Januar 2009 stehen, zu bezahlen. Schliesslich verurteilte es X._ zur Leistung einer Genugtuung von Fr. 1'000.-- an die Geschädigte. Die Staatsanwaltschaft des Kantons Zürich hatte ihre Berufung zurückgezogen.
C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen beim Bundesgericht, mit der er beantragt, das angefochtene Urteil sei vollumfänglich aufzuheben und wegen fehlender Unabhängigkeit und fehlender Unparteilichkeit von Oberrichter A._ zur neuen Beurteilung in verfassungsmässiger Besetzung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Eventualiter sei das angefochtene Urteil aufzuheben, und er sei von der Anklage der Körperverletzung freizusprechen. Ferner ersucht er um Bewilligung der unentgeltlichen Rechtspflege.
D. Das Obergericht des Kantons Zürich und die Geschädigte beantragen in ihren Vernehmlassungen die Abweisung der Beschwerde. Die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich hat auf Stellungnahme verzichtet.

Erwägungen:
1. Seit dem 1. Januar 2011 ist die Schweizerische Strafprozessordnung (StPO; SR 312.0) in Kraft. Soweit ein Entscheid noch vor Inkrafttreten der StPO gefällt worden ist, werden dagegen erhobene Rechtsmittel nach bisherigem Recht und von den bisher zuständigen Behörden beurteilt (Art. 453 Abs. 1 StPO). Für Rechtsmittel gegen erstinstanzliche Entscheide, die nach dem 31. Dezember 2010 gefällt wurden, gilt das neue Recht (Art. 454 Abs. 1 StPO). Ausschlaggebend für die Anwendbarkeit des alten oder des neuen Prozessrechts ist insofern das Datum des erstinstanzlichen Entscheids (<ref-ruling> E. 1 und 219 E. 1.1 mit Hinweisen). Im zu beurteilenden Fall datiert der erstinstanzliche Entscheid vom 30. September 2010. Für die vorliegende Beschwerde ist daher das bisherige kantonale Verfahrensrecht massgebend.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer rügt zunächst eine Verletzung der Garantie eines unabhängigen und unparteiischen Richters. Er bringt vor, Oberrichter A._, welcher die Berufungsverhandlung als Vorsitzender geleitet habe, sei aufgrund seiner Funktion als Sekretär der politischen Partei "Schweizer Demokraten" der Stadt Zürich und seines Amtes als Gemeinderat der Stadt Zürich als Vertreter dieser Partei im vorinstanzlichen Verfahren befangen gewesen. Als Richter einer derart kleinen Partei, welche ihren Anspruch auf einen Sitz im Obergericht immer wieder zu verlieren drohe, befinde sich Oberrichter A._ praktisch permanent im Wahlkampf. Schon aufgrund dieses Umstands sei seine Unabhängigkeit in Frage gestellt. Ausserdem habe er, wie sich aus diversen Presseberichten ergebe, im Gemeinderat eine pointiert ausländerfeindliche Politik betrieben. An dieser ausländerfeindlichen Gesinnung von Oberrichter A._ habe sich in der Zwischenzeit offensichtlich nichts geändert. Er selbst (der Beschwerdeführer) sei marokkanischer Staatsangehöriger mit Niederlassungsbewilligung C, habe zum zweiten Mal eine Schweizerin geheiratet und sei Vater von vier Kindern aus zwei Ehen. Infolge Arbeitslosigkeit komme er seinen Unterhaltspflichten gegenüber seinen zwei Kindern aus erster Ehe nicht genügend nach. Zudem werde ihm nunmehr eine Körperverletzung zum Nachteil einer Schweizerin vorgeworfen. Angesichts der ausländerfeindlichen Gesinnung von Oberrichter A._ könne nicht davon ausgegangen werden, dass er (der Beschwerdeführer) als Ausländer mit diversen sozialen Problemen unabhängig und unbefangen beurteilt worden sei. Oberrichter A._ hätte am angefochtenen Entscheid nicht mitwirken dürfen.
Der Beschwerdeführer macht ferner geltend, die Rüge erfolge rechtzeitig. Er sei im vorinstanzlichen Verfahren nicht anwaltlich vertreten gewesen. Ihm selbst seien die Namen der im zweitinstanzlichen kantonalen Verfahren mitwirkenden Richter nicht bekannt gewesen. Er sei daher nicht in der Lage gewesen, bereits an der obergerichtlichen Hauptverhandlung einen Befangenheitsantrag zu stellen. Er habe seinen jetzigen Rechtsvertreter erst für das bundesgerichtliche Beschwerdeverfahren beauftragt. Damit erfolge der Antrag wegen fehlender Unabhängigkeit und Unparteilichkeit mit Einreichung der Beschwerde an das Bundesgericht rechtzeitig (Beschwerde S. 6 ff.).
2.2 Nach Art. 30 Abs. 1 BV und Art. 6 Ziff. 1 EMRK hat jede Person Anspruch darauf, dass ihre Sache von einem unabhängigen und unparteiischen Richter ohne Einwirken sachfremder Umstände entschieden wird. Art. 30 Abs. 1 BV soll zu der für einen korrekten und fairen Prozess erforderlichen Offenheit des Verfahrens im Einzelfall beitragen und damit ein gerechtes Urteil ermöglichen. Die Garantie des verfassungsmässigen Richters wird verletzt, wenn bei objektiver Betrachtung Gegebenheiten vorliegen, die den Anschein der Befangenheit oder die Gefahr der Voreingenommenheit zu begründen vermögen. Dies ist nach der Rechtsprechung der Fall, wenn Umstände vorliegen, die bei objektiver Betrachtung geeignet sind, Misstrauen in die Unparteilichkeit des Richters zu erwecken. Diese können namentlich in einem bestimmten Verhalten des betreffenden Richters begründet sein. Bei dessen Beurteilung ist nicht auf das subjektive Empfinden einer Partei abzustellen. Das Misstrauen in die Unvoreingenommenheit muss vielmehr in objektiver Weise begründet erscheinen. Dass der Richter tatsächlich befangen ist, ist nicht erforderlich. Es genügt, wenn Umstände vorliegen, die bei objektiver Betrachtung den Anschein der Befangenheit erwecken (<ref-ruling> E. 2.1; <ref-ruling> E. 2.1, je mit Hinweisen; vgl. auch §§ 95 f. GVG/ZH).
Nach der Rechtsprechung sind Ablehnungsgründe sofort geltend zu machen, wenn der Betroffene von diesen Kenntnis erlangt hat (<ref-ruling> E. 4.3.1; <ref-ruling> E. 2, je mit Hinweisen).
2.3 Der Beschwerdeführer stellt sich auf den Standpunkt, die Mitgliedschaft von Oberrichter A._ in der Partei der "Schweizer Demokraten" und seine politische Tätigkeit als deren Sekretär erweckten den Anschein der Voreingenommenheit. Nach der Rechtsprechung begründet die Zugehörigkeit des Richters zu einer bestimmten politischen Partei für sich allein keinen Anschein der Befangenheit. Dem Richter ist es unter dem Gesichtspunkt von Art. 30 Abs. 1 BV nicht verwehrt, seine politische Meinung in der Öffentlichkeit pointiert zu vertreten. Seine politische Haltung führt auch nicht bei der Behandlung von Fällen zum Anschein der Befangenheit, in welchen diese zum Tragen kommen kann. Vom Richter kann und muss erwartet werden, dass er in der Lage ist, in Bezug auf weltanschauliche und politische Einflüsse, die auf die Unabhängigkeit seines richterlichen Urteils einwirken, den notwendigen Abstand zu wahren und eine gewisse Festigkeit zu beweisen. Die Grenze des Zulässigen wird erst überschritten, wenn das Amt als Forum für weltanschauliches Engagement benutzt wird oder wenn die öffentliche politische Äusserung in einem konkreten Bezug zu einem aktuellen Verfahren steht. Es müssen in diesem Kontext mithin nur Personen in den Ausstand treten, die einer politischen oder weltanschaulichen Ideologie gesinnungsmässig derart intensiv verbunden sind, dass sie in einem konkreten Verfahren den Anschein erwecken, sie sähen in der Prozesspartei in erster Linie den politisch Gleichgesinnten oder ihren Gegner (<ref-ruling> E. 3 und 172 E. 4b/bb; <ref-ruling> E. 6a; Urteil des Bundesgerichts 1B_146/2010 vom 23. Juni 2010 E. 3.1).
Diese Voraussetzungen sind im zu beurteilenden Fall nicht erfüllt. Bei objektiver Betrachtung ist nicht ersichtlich, inwiefern sich die Parteizugehörigkeit von Oberrichter A._ auf die Beurteilung des gegen den Beschwerdeführer geführten Verfahrens hätte auswirken können. Aus der Parteizugehörigkeit von Oberrichter A._ allein lässt sich jedenfalls nicht ableiten, dass er sich in Bezug auf den Ausgang des Verfahrens schon im Voraus eine feste Meinung gebildet hätte. Daran ändert nichts, dass der Beschwerdeführer Ausländer ist und sich die Partei, welcher Oberrichter A._ angehört, im Wesentlichen explizit gegen die sog. Masseneinwanderung und die "Überfremdung von Volk und Heimat" bzw. die "Übervölkerung des Lebensraumes Schweiz" wendet. Bei diesem Ergebnis kann offenbleiben, ob die Rüge der Befangenheit rechtzeitig erfolgt ist.
Die Beschwerde erweist sich in diesem Punkt als unbegründet.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer rügt eventualiter eine willkürliche Beweiswürdigung und eine Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo". Er macht in diesem Zusammenhang geltend, die drei Zeugen, welche bei der Auseinandersetzung mit der Geschädigten zugegen waren, hätten glaubhaft ausgesagt, dass er die Geschädigte an jenem Abend nicht geschlagen habe. Dass die Vorinstanz diese klaren und übereinstimmenden Aussagen der Zeugen mit dem einfachen Hinweis auf deren Beziehungen zu ihm und der Geschädigten als nicht geeignet erachte, das nach ihrer Ansicht nach klare Beweisergebnis in Frage zu stellen, sei willkürlich. Zwischen der Geschädigten und ihm herrsche ein getrübtes, angespanntes und von emotionalen Verletzungen geprägtes Verhältnis. Es müsse daher angenommen werden, dass die Geschädigte ihm mit ihrer Strafanzeige wegen Körperverletzung habe schaden wollen. Als Folge des Vorfalls stehe ihm nunmehr denn auch nur noch ein begleitetes Besuchsrecht zu. Auch dies könne als Motiv für eine Falschbezichtigung gesehen werden. Die Vorinstanz habe zudem nicht berücksichtigt, dass die Geschädigte in der polizeilichen Befragung nicht mehr gewusst habe, wie sie geschlagen worden sei, und erst in der nachfolgenden staatsanwaltlichen Einvernahme Angaben über die Schläge gemacht habe. Diese Zunahme des Erinnerungsvermögens spreche gegen die Glaubwürdigkeit der Geschädigten. Bei den offensichtlich vorhandenen Motiven der Geschädigten für eine falsche Anschuldigung könne nicht ausgeschlossen werden, dass sich die Geschädigte den Nasenbeinbruch selber zugefügt habe oder dass er bei einem Sturz, bei dem Gefuchtel zwischen ihr und einem der Zeugen, von einem um sich schlagenden, aufgeregten Kind oder sonstwie entstanden sei. Indem die Vorinstanz diese Möglichkeiten von vornherein verwerfe, verfalle sie in Willkür (Beschwerde S. 12 ff.).
3. 3.1 Der Beschwerdeführer rügt eventualiter eine willkürliche Beweiswürdigung und eine Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo". Er macht in diesem Zusammenhang geltend, die drei Zeugen, welche bei der Auseinandersetzung mit der Geschädigten zugegen waren, hätten glaubhaft ausgesagt, dass er die Geschädigte an jenem Abend nicht geschlagen habe. Dass die Vorinstanz diese klaren und übereinstimmenden Aussagen der Zeugen mit dem einfachen Hinweis auf deren Beziehungen zu ihm und der Geschädigten als nicht geeignet erachte, das nach ihrer Ansicht nach klare Beweisergebnis in Frage zu stellen, sei willkürlich. Zwischen der Geschädigten und ihm herrsche ein getrübtes, angespanntes und von emotionalen Verletzungen geprägtes Verhältnis. Es müsse daher angenommen werden, dass die Geschädigte ihm mit ihrer Strafanzeige wegen Körperverletzung habe schaden wollen. Als Folge des Vorfalls stehe ihm nunmehr denn auch nur noch ein begleitetes Besuchsrecht zu. Auch dies könne als Motiv für eine Falschbezichtigung gesehen werden. Die Vorinstanz habe zudem nicht berücksichtigt, dass die Geschädigte in der polizeilichen Befragung nicht mehr gewusst habe, wie sie geschlagen worden sei, und erst in der nachfolgenden staatsanwaltlichen Einvernahme Angaben über die Schläge gemacht habe. Diese Zunahme des Erinnerungsvermögens spreche gegen die Glaubwürdigkeit der Geschädigten. Bei den offensichtlich vorhandenen Motiven der Geschädigten für eine falsche Anschuldigung könne nicht ausgeschlossen werden, dass sich die Geschädigte den Nasenbeinbruch selber zugefügt habe oder dass er bei einem Sturz, bei dem Gefuchtel zwischen ihr und einem der Zeugen, von einem um sich schlagenden, aufgeregten Kind oder sonstwie entstanden sei. Indem die Vorinstanz diese Möglichkeiten von vornherein verwerfe, verfalle sie in Willkür (Beschwerde S. 12 ff.).
3.2 3.2.1 Die erste Instanz nahm an, aus dem Umstand, dass es am Abend des 17. Januar 2009 zwischen dem Beschwerdeführer und der Geschädigten zu einem verbalen Streit gekommen sei und dass kurze Zeit später die Geschädigte eine gebrochene Nase gehabt habe, könne nicht ohne weiteres der Schluss gezogen werden, dass der Beschwerdeführer der Geschädigten mit einem Schlag die Nase gebrochen habe. Einerseits hätten drei Zeugen übereinstimmend ausgesagt, dass der Beschwerdeführer die Geschädigte nicht geschlagen habe. Andererseits sei nicht zu übersehen, dass die Geschädigte einen gewissen Hang zur Übertreibung und Dramatisierung habe. Mit Blick auf die Vorgeschichte zwischen den Parteien - Anzeige wegen häuslicher Gewalt, Scheidungsverfahren, Kampf um das Sorgerecht für die gemeinsamen Kinder - sei von einem getrübten, angespannten Verhältnis zwischen ihnen auszugehen. Es könne insoweit nicht ausgeschlossen werden, dass die Geschädigte gewisse Rachegelüste gegenüber dem Beschwerdeführer gehabt oder dass sie mit der vorliegenden Strafanzeige das Ziel verfolgt habe, den Kontakt des Beschwerdeführers zu seinen Kindern zu erschweren. Letztlich müsse offenbleiben, wie sich die Geschädigte den Nasenbeinbruch zugezogen habe. Es lasse sich jedenfalls nicht mit rechtsgenügender Sicherheit erstellen, ob der Beschwerdeführer die Geschädigte geschlagen habe, ob sich diese selber mit Absicht verletzt habe oder ob die Verletzung auf einen Sturz zurückzuführen sei (erstinstanzliches Urteil S. 14 f.).
3.2.2 Die Vorinstanz gelangt demgegenüber zum Schluss, die Aussagen der Geschädigten seien in sich stimmig, lebensnah und, was den Kern anbelange, von Konstanz geprägt. Ihre Aussagen würden nicht dadurch in Frage gestellt, dass diese bezüglich der Schläge kurz ausgefallen seien. Die beiden Schläge ins Gesicht seien nach ihrer Schilderung in der hoch emotionalen, äusserst angespannten Situation anlässlich der verspäteten Rückgabe der Kinder nach dem Besuch beim Beschwerdeführer völlig unerwartet erfolgt. Es erstaune daher nicht, dass die Geschädigte nicht in der Lage gewesen sei, detailliertere Angaben zu machen. Zudem würden die Aussagen der Geschädigten in den entscheidenden Punkten durch weitere Beweismittel gestützt. So stehe aufgrund des Arztberichts vom 18. Januar 2009 (Urk. 20/1 ff.) fest, dass sie an jenem Abend einen Nasenbeinbruch erlitten habe. Es widerspreche jeglicher Lebenserfahrung, dass sich die Geschädigte die schmerzhafte Verletzung im Gesicht selber zugefügt habe, zumal hiefür kein Motiv ersichtlich sei. Dass sie mit allen Mitteln versuche, dem Beschwerdeführer die Kinder vorzuenthalten, wie dieser vorbringe, treffe jedenfalls nicht zu. Die Geschädigte sei ja gerade damit einverstanden gewesen, dass der Beschwerdeführer die Kinder ausserhalb der gerichtlich festgesetzten Besuchszeiten zum Geburtstagsfest bei seiner Schwester mit sich nahm. Es sei auch höchst unwahrscheinlich, dass sich die Geschädigte die Verletzungen bei einem Sturz zugezogen habe. Schliesslich würden ihre Aussagen von denjenigen ihrer Freundin gestützt. Zwar seien diese aufgrund der Nähe der Zeugin zur Geschädigten mit der gebotenen Zurückhaltung zu würdigen. Es falle aber auf, dass sie sehr differenziert ausgesagt habe. Im Übrigen müssten auch die Aussagen der Entlastungszeugen, welche mit dem Beschwerdeführer als Schwester, Schwager und Ehefrau eng verbunden seien, mit Vorsicht gewürdigt werden. Insgesamt bestünden keine rechtserheblichen Zweifel daran, dass der Beschwerdeführer der Geschädigte die angeklagte Verletzung zugefügt habe (angefochtenes Urteil S. 8 ff.).
3.3 Die Beschwerde an das Bundesgericht kann wegen Rechtsverletzungen im Sinne der Art. 95 und 96 BGG geführt werden. Gemäss Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG ist in der Begründung der Beschwerde in gedrängter Form darzulegen, inwiefern der angefochtene Akt Recht verletzt (vgl. dazu Art. 95 ff. BGG). Soweit sich die Beschwerde gegen die tatsächlichen Feststellungen richtet, gilt eine qualifizierte Rügepflicht. Gemäss Art. 97 Abs. 1 BGG kann die Feststellung des Sachverhalts durch die Vorinstanz nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Verletzung von schweizerischem Recht im Sinne von Art. 95 BGG beruht. Die Rüge der offensichtlich unrichtigen, d.h. willkürlichen Feststellung des Sachverhalts prüft das Bundesgericht gemäss Art. 106 Abs. 2 BGG nur insoweit, als sie in der Beschwerde explizit vorgebracht und substantiiert begründet worden ist. In der Beschwerde muss im Einzelnen dargelegt werden, inwiefern das angefochtene Urteil an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (<ref-ruling> E. 2.8; <ref-ruling> E. 1.4).
Dem Sachgericht steht im Bereich der Beweiswürdigung ein erheblicher Ermessensspielraum zu (<ref-ruling> E. 4.2; <ref-ruling> E. 6.1). Das Bundesgericht greift auf Beschwerde hin nur ein, wenn die Vorinstanz diesen missbraucht, insbesondere offensichtlich unhaltbare Schlüsse zieht, erhebliche Beweise übersieht oder solche willkürlich ausser Acht lässt (<ref-ruling> E. 2.1). Inwiefern das vorinstanzliche Gericht sein Ermessen im dargelegten Sinn missbraucht haben soll, ist in der Beschwerde klar und detailliert aufzuzeigen (<ref-ruling> E. 1.3). Namentlich genügt es nicht, einzelne Beweise anzuführen, die anders als im angefochtenen Entscheid gewichtet werden sollen, und dem Bundesgericht in appellatorischer Kritik die eigene Auffassung zu unterbreiten, als ob diesem die freie Prüfung aller Tat- und Rechtsfragen zukäme (<ref-ruling> E. 2b).
3.4 Die Einwände des Beschwerdeführers gegen die tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz erschöpfen sich weitgehend in einer appellatorischen Kritik am angefochtenen Urteil, auf welche das Bundesgericht nicht eintritt. Der Beschwerdeführer hätte darlegen müssen, inwiefern die Feststellungen der Vorinstanz offensichtlich unhaltbar sein oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen und die vorhandenen Beweise andere Schlussfolgerungen geradezu aufdrängen sollen. Dies hat er indes nicht getan. Er beschränkt sich darauf, seine eigene Sicht der Geschehnisse darzulegen. Es mag zutreffen, dass eine Würdigung der Beweise, wie sie der Beschwerdeführer als richtig ansieht, ebenso in Betracht gezogen werden könnte oder gar vorzuziehen wäre, doch genügt dies nicht, um Willkür zu bejahen (<ref-ruling> E. 4.2.1; <ref-ruling> E. 5.4; <ref-ruling> E. 2.2, je mit Hinweisen). Die Beschwerde erweist sich demnach als unbegründet, soweit sie überhaupt den Anforderungen an die Beschwerdebegründung genügt.
Auch wenn die Beschwerde abgewiesen werden muss, soweit auf sie eingetreten werden kann, gibt das angefochtene Urteil doch in verschiedener Hinsicht zu Bedenken Anlass. Dabei steht im Vordergrund, dass die Vorinstanz trotz der belasteten Beziehung zwischen dem Beschwerdeführer und der Geschädigten sowie der divergierenden Aussagen aller Beteiligten darauf verzichtet hat, die Zeugen nochmals einzuvernehmen und miteinander zu konfrontieren. Dies hätte Gelegenheit geboten, zusätzliche Fragen zu stellen, die Aufschluss über die Zuverlässigkeit der Bekundungen hätten geben können. Ausserdem würdigt die Vorinstanz die vorhandenen Beweise, namentlich die Aussagen der Beteiligten, teilweise einseitig zu Lasten des Beschwerdeführers. So lässt sie etwa die Streitigkeiten der Parteien über das Besuchsrecht unbeachtet. Ausserdem setzt sie sich nicht hinreichend mit den Erklärungen der Entlastungszeugen auseinander, sondern beschränkt sich auf die Erkenntnis, diese seien wegen der Nähe der Zeugen zum Beschwerdeführer mit grosser Vorsicht zu würdigen. Trotz dieser Bedenken erscheint das angefochtene Urteil insgesamt indes noch nicht als offensichtlich unhaltbar.
4. Aus diesen Gründen ist die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Bei diesem Ausgang wird der Beschwerdeführer grundsätzlich kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG). Sein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege kann bewilligt werden, da von seiner Bedürftigkeit auszugehen und diese ausreichend belegt ist und seine Beschwerde jedenfalls nicht ohne Grund erfolgt ist. Dem Beschwerdeführer sind deshalb keine Kosten aufzuerlegen. Seinem Vertreter wird aus der Bundesgerichtskasse eine angemessene Entschädigung ausgerichtet (Art. 64 Abs. 2 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen.
3. Es werden keine Kosten erhoben.
4. Dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers wird für das bundesgerichtliche Verfahren eine Entschädigung von Fr. 3'000.-- aus der Bundesgerichtskasse ausgerichtet.
5. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 15. März 2012
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Der Gerichtsschreiber: Boog