npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924060228CXNASQnpe-427Research ArticleВзаимодействие плазмы, пучков частиц и излучения с веществомInteraction of Plasma, Particle Beams and Radiation with MatterРАСЧЕТ ЭМИССИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМИЧЕСКИ НЕРАВНОВЕСНОГО ГАЗА CO2 В ДИАПАЗОНЕ ОТ 3200 ДО 5400 СМ–1 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЕЙ LBL И SNBCALCULATION OF THE EMISSION CHARACTERISTICS OF THERMALLY NONEQUILIBRIUM CO2 GAS IN THE RANGE 3200–5400 CM–1 USING THE LINE-BY-LINE AND STATISTICAL NARROW-BAND MODELSМолчановА. М.MolchanovA. M.alexmol@gmail.comЯнышевД. С.YanyshevD. S.БыковЛ. В.BykovL. V.КоваленкоА. С.KovalenkoA. S.Московский авиационный институт (национальный исследовательский универистет)РоссияMoscow Aviation Institute (National Research University)Russian Federation20250801202516196107Copyright © Молчанов А.М., Янышев Д.С., Быков Л.В., Коваленко А.С., 20252025Молчанов А.М., Янышев Д.С., Быков Л.В., Коваленко А.С.Molchanov A.M., Yanyshev D.S., Bykov L.V., Kovalenko A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/427

Представлена методика расчета поглощательных и излучательных характеристик CO2 в диапазоне от 3200 до 5400 см–1 с учетом влияния термической неравновесности. Проведена серия расчетов с использованием line–by–line (LBL) и статистической узкополосной модели (SNB). Расчеты выполнены при различных давлениях, областях спектра, толщинах слоя, температурах и молярных долях CO2. Полученная методика показывает хорошее согласование между собой моделей LBL и SNB, а также удовлетворительно согласовывается с экспериментальными данными при расчете величины пропускательной способности. В рассматриваемом диапазоне неравновесность по вращательной температуре практически не оказывает влияния на излучательные характеристики, в отличии поступательной и колебательной температур, которые оказывают существенное влияние на значение неравновесной функции Планка. Полученная методика может использоваться для расчетов при исследовании проблемы глобального потепления.

A method for calculating the absorption and emission characteristics of CO2 in the range from 3200 to 5400 cm–1 taking into account the influence of thermal disequilibrium is presented. A series of calculations using line-by-line (LBL) and statistical narrow-band (SNB) models have been performed at various pressures, spectral regions, layer thicknesses, temperatures, and molar fractions of CO2. The obtained technique shows good agreement between the LBL and SNB models and satisfactorily agrees with experimental data when calculating the transmission capacity. In the considered range, the nonequilibrium in rotational temperature hardly affects the radiative characteristics, unlike translational and vibrational temperatures, which significantly affect the nonequilibrium Planck function. The resulting technique can be used for calculations concerning the problem of global warming.

неравновесное излучениеуглекислый газметод line–by–lineстатистическая модель полосыпарниковый эффектnonequilibrium radiationcarbonic acid gasline-by-line methodstatistical narrow-band modelgreenhouse effectReferencesKuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Mathematics. 2022. V. 10. P. 2130.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Mathematics. 2022. V. 10. P. 2130.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Aerospace. 2023. V. 10. P. 662.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Aerospace. 2023. V. 10. P. 662.Ачасов О.В. и др. Диагностика неравновесных состояний в молекулярных лазерах. 1985. Минск: Наука и техника.Ачасов О.В. и др. Диагностика неравновесных состояний в молекулярных лазерах. 1985. Минск: Наука и техника.Kudryavtsev N.N., Novikov S.S. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1982. V. 25. P. 1541–1558.Kudryavtsev N.N., Novikov S.S. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1982. V. 25. P. 1541–1558.Кудрявцев Н.Н., Новиков С.С. // Теплофизические свойства веществ. 1980. Т. 18 (6). С. 1161–1167.Кудрявцев Н.Н., Новиков С.С. // Теплофизические свойства веществ. 1980. Т. 18 (6). С. 1161–1167.Молчанов А.М., Быков Л.В., Янышев Д.С. // Теплофизика и аэромеханика. 2017. Т. 24 (3). С. 413–434. 7.Modest M.F. Radiative Heat Transfer (2nd Ed.). 2003. Hardbound: Academic.Молчанов А.М., Быков Л.В., Янышев Д.С. // Теплофизика и аэромеханика. 2017. Т. 24 (3). С. 413–434. 7.Modest M.F. Radiative Heat Transfer (2nd Ed.). 2003. Hardbound: Academic.Rothman L.S., Gordon I.E., Hargreaves R.J., et al. J.Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P.107949.Rothman L.S., Gordon I.E., Hargreaves R.J., et al. J.Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P.107949.Rothman L.S., Gordon I.E., Barber R.J., Dothe H., Gamache R.R., Goldman A., Perevalov V., Tashkun S.A., Tennyson J. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 2139–2150.Rothman L.S., Gordon I.E., Barber R.J., Dothe H., Gamache R.R., Goldman A., Perevalov V., Tashkun S.A., Tennyson J. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 2139–2150.Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J-L., Bykov A.D., Lavrentieva N.N. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2003. V. 82. P. 165–196.Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J-L., Bykov A.D., Lavrentieva N.N. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2003. V. 82. P. 165–196.Герцберг Г. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул. 1949. Москва: Изд-во ин. лит-ры. [Herzberg G. Molecular Spectra and Molecular Structure II: Infrared and Raman Spectra of Polyatomic Molecules (9th Ed.). 1945. Princeton: D. Van Nostrand Comp.].Герцберг Г. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул. 1949. Москва: Изд-во ин. лит-ры. [Herzberg G. Molecular Spectra and Molecular Structure II: Infrared and Raman Spectra of Polyatomic Molecules (9th Ed.). 1945. Princeton: D. Van Nostrand Comp.].Goody R., Yung Y. Atmospheric Radiation (2nd. Ed.). 1989. Oxford: Oxford Univ.Goody R., Yung Y. Atmospheric Radiation (2nd. Ed.). 1989. Oxford: Oxford Univ.Malkmus W. // J. Opt. Soc. Am. 1967. V. 57. P. 323–329.Malkmus W. // J. Opt. Soc. Am. 1967. V. 57. P. 323–329.Taine J., Soufiani A. // Adv. Heat Transfer. 1999. V. 33. P. 295–414.Taine J., Soufiani A. // Adv. Heat Transfer. 1999. V. 33. P. 295–414.Ludwig C.B., Malkmus W., Reardon J.E., Thomson J.A.L. Handbook of Infrared Radiation From Combustion Gases. SP-3080. 1973. NASA.Ludwig C.B., Malkmus W., Reardon J.E., Thomson J.A.L. Handbook of Infrared Radiation From Combustion Gases. SP-3080. 1973. NASA.Rodgers C.D., Williams A.P. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1974. V. 14. P. 319–323.Rodgers C.D., Williams A.P. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1974. V. 14. P. 319–323.Riviere Ph., Soufiani A. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112. P. 475–485.Riviere Ph., Soufiani A. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112. P. 475–485.Bharadwaj S.P., Modest M.F. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. V. 103. P. 146–155.Bharadwaj S.P., Modest M.F. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2007. V. 103. P. 146–155.Ryzhkov S.V. // Prob. At. Sci. Technol. 2010. No. 4 (7). P. 105–110.Ryzhkov S.V. // Prob. At. Sci. Technol. 2010. No. 4 (7). P. 105–110.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Appl. Sci. 2023. V. 13. P. 5538.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Appl. Sci. 2023. V. 13. P. 5538.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Comput. Therm. Sci. 2021. V. 13. P. 45–56.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Comput. Therm. Sci. 2021. V. 13. P. 45–56.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 3610.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Yu. // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 3610.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Probl. At. Sci. Technol. 2013. No. 1 (83). P. 12–14.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Probl. At. Sci. Technol. 2013. No. 1 (83). P. 12–14.Кузенов В.В., Рыжков С.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10. С. 263–270. [Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1341–1347].Кузенов В.В., Рыжков С.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10. С. 263–270. [Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1341–1347].Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Probl. At. Sci. Technol. 2013. No. 4 (86). P. 103–107.Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // Probl. At. Sci. Technol. 2013. No. 4 (86). P. 103–107.Кузенов В.В., Рыжков С.В. // Теплофиз. выс. темп. 2021. Т. 59. № 4. С. 492–501. [Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // High Temp. 2022. V. 60. P. S7].Кузенов В.В., Рыжков С.В. // Теплофиз. выс. темп. 2021. Т. 59. № 4. С. 492–501. [Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. // High Temp. 2022. V. 60. P. S7].Клименко Г.К., Кузенов В.В., Ляпин А.А., Рыжков С.В. Расчет, моделирование и проектирование генераторов низкотемпературной плазмы. Уч. 2021. Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана.Клименко Г.К., Кузенов В.В., Ляпин А.А., Рыжков С.В. Расчет, моделирование и проектирование генераторов низкотемпературной плазмы. Уч. 2021. Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана.Кузнецов В.А. // Теплоэнергетика. 2022. № 9. С. 7888. [Kuznetsov V.A. // Therm. Eng. 2022. V. 69. P. 702710].Кузнецов В.А. // Теплоэнергетика. 2022. № 9. С. 7888. [Kuznetsov V.A. // Therm. Eng. 2022. V. 69. P. 702710].Клименко В.В., Клименко А.В., Терешин А.Г., Микушина О.В. // Теплоэнергетика. 2022. № 3. С. 5–19. [Klimenko V.V., Klimenko A.V., Tereshin A.G., et al. Therm. Eng. 2022. V. 69. P. 149–162].Клименко В.В., Клименко А.В., Терешин А.Г., Микушина О.В. // Теплоэнергетика. 2022. № 3. С. 5–19. [Klimenko V.V., Klimenko A.V., Tereshin A.G., et al. Therm. Eng. 2022. V. 69. P. 149–162].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.