Исследование термодинамических и оптических свойств плазмы элементов полимерного ряда тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

□□ЗОБ1Э7Э

На правах рукописи УДК 537.562

Ноготков Дмитрий Олегович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛАЗМЫ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛИМЕРНОГО РЯДА

Специальность 01.04.14 — теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

003061979

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Протасов Ю.С.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.А. Грибков кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник В.И.Суслов

Ведущая организация:

ОАО «НИИ» «Зенит»

Защита диссертации состоится "_"_2005 г. в_час. на

заседании диссертационного Совета Д.212.141.08 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана по адресу: 105005, Москва, Лефортовская наб., д.1, кор. "Энергомашиностроение"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э.Баумана

Ваш отзыв на автореферат в 2-х экз., заверенный печатью, просим выслать по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5, МГТУ им. Н.Э.Баумана, ученому секретарю диссертационного Совета Д.212.141.08

Автореферат разослан "__"_2005 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

Е.Б.Копосов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Среди передовых научно-технических программ технологического развития особое внимание уделяется развитию новейших плазменных и фотонных технологий высокой плотности мощности. Актуальность разработок плазменных технологических систем далеко не исчерпывается известными к настоящему времени промышленными способами их применения. С использованием плазмы - как активной среды энергетических и технологических установок связан целый ряд перспективных проектов, призванных внести существенные изменения в общую энергетику, высокую технологию машино-приборостроительного цикла С разработкой новых плазменных технологических систем сопряжено расширение как диапазона изменения основных параметров плазмы, так и номенклатуры плазмообразующих веществ. Для исследования и разработки энергетических и технологических систем, физического и численного моделирования рабочих процессов в газоразрядных радиационно-плазмодинамических устройствах особенно актуальной становится проблема создания банков данных по термодинамическим, оптическим, переносным и др. физико-химическим свойствам плазмы рабочих веществ плазменных энергетических и технологических установок: металлов, диэлектриков, газовых смесей. При значительной потребности в таких характеристиках плазмы, в научной литературе имеется весьма ограниченный объем информации такого рода. Это связано, во-первых, с принципиальными физическими экспериментально-теоретическими трудностями, возникающими при многофакторном анализе свойств плазмы высокой концентрации («о > Ю17 см-3) из-за мало изученного влияния плазменного окружения на внутренние состояния атомов и ионов (т.н. неидеальность плазмы); во-вторых, с высокой трудоемкостью вычислений; в-третьих, с проблемой представления, автоматизированной обработки, хранения и использования больших массивов необходимой информации. Исходя из реальных потребностей численного и физического моделирования рабочих процессов плазменных и фотонных энергоустановок в формализме радиационной газо- и плазмодинамики, физики взаимодействия мощного излучения с веществом и др., практический интерес представляют данные об ионизационном составе, термодинамических функциях, оптических и транспортных (переносных) характеристиках плазмы сложного химического и ионизационного состава в широком диапазоне изменения ее параметров - температуры (Г~1(Г'-103 эВ), плотности (р~10-4-102кг/м3) и энергии квантов (йу-КГ'-Ю4 эВ).

Получение надежной количественной экспериментальной и расчетно-теоретической информации по каждому из этих разделов является самостоятельной экспериментальной и расчетной задачей, а результат

исследований и разработок - генерация предметных баз данных. Совокупность тематических баз данных отдельно по каждому разделу должна формировать банк данных общих физико-химических характеристик плазмы. Генерация такого банка данных является сложной задачей и, как правило, ведется двумя путями: расчетно-теоретическим и экспериментальным. Дополнительное требование к системе наполнения банка данных - ее универсальность (т.к. сложно учесть полную номенклатуру элементов, веществ и соединений, данные о которых могут потребоваться в конкретном инженерном анализе и проектировании широкого спектра плазменных и фотонных энерготехнических устройств и систем). Таким образом, задача создания банков данных по термодинамическим, оптическим и транспортным свойствам многокомпонентной многократно ионизованной плазмы (БД «ТОТ»), заключается в:

1) создании комплекса программ для расчета оптических, переносных и термодинамических свойств многокомпонентной плазмы в широком диапазоне изменения основных ее параметров (температуры, плотности и энергий квантов излучения). Такой вычислительный комплекс должен удовлетворять следующим требованиям: во-первых, выполнять большое число чисто вычислительных операций (учет только элементарных радиационных процессов требует вычисления соответствующих сечений и других сопряженных характеристик для (как минимум) ~ 104 переходов); во-вторых, поддерживать достаточно объемную базу данных по квантовомеханическим состояниям атомов и ионов (до ~104 состояний на каждый ион, ~105 состояний на элемент); в-третьих, быть открытым для дальнейшего развития и структурной модификации, позволять с малыми затратами заменять или добавлять новые физические методики расчета и анализа; в-четвертых, позволять получать результаты с минимальными затратами времени;

2) генерации энциклопедического электронного автоматизированного банка данных с открытым входом по термодинамическим, оптическим, транспортным свойствам многокомпонентной плазмы на основе разрабатываемого комплекса программ. Такой банк данных должен представлять информационную систему (ИС), которая позволяет получать необходимую физико-химическую справочную информацию в максимально удобном виде, быть легко модифицируемой в соответствии с изменением расчетных физических моделей, удовлетворять современным требованиям и стандартам, быть сопрягаемой с информационно-вычислительными системами высокого уровня.

Цель работы.

Создание банка экспериментальных и расчетно-теоретических данных термодинамических и оптических характеристик плазмы плазмообразующих

элементов полимерного ряда (Н, С, О, N. Б, 81) в широком диапазоне изменения основных ее параметров: температуры (Г~5-5-103 кК), плотности (р-КГМО2 кг/м3), энергии квантов эмиссионного и абсорбционного спектра <7гу~0.1-103 эВ).

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Создан электронный банк данных по химическому и ионизационному составу, термодинамическим (давление, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, адиабатная скорость звука, термическое уравнение состояния) и оптическим (коэффициенты поглощения в непрерывном и дискретном спектрах, многогрупповое осреднение) характеристикам плазмы элементов полимерного ряда (Н, С, О, N. Р, в диапазонах: температур (Г-5-5000 кК), плотностей (р~10_4-102 кг/м3), энергий квантов (ММ). 1-1 ООО эВ).

2. Разработан комплекс методик для массовых расчётов термодинамических функций и коэффициентов поглощения многокомпонентной равновесной плазмы сложного химического и ионизационного состава.

3. Расчетно-теоретически и экспериментально исследованы термодинамические и оптические свойства плазмы элементов полимерного ряда (Н, С, О, К, Б, Б!) в ранее не исследованных интервалах температур и плотностей.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные данные необходимы для исследований и разработок широкого круга плазменных процессов и устройств, использующих в качестве рабочих плазмообразующих веществ элементы полимерного ряда. Разработанный комплекс методик и программ может быть использован для численного модулирования термодинамических и оптических свойств равновесной многокомпонентной плазмы не только элементов полимерного ряда, но и других плазмообразующих веществ сложного химического состава, имеющих важное научное и прикладное значение.

Автор выносит на защиту.

- результаты численного исследования ионизационного состава, термодинамических функций, коэффициентов поглощения равновесной плазмы плазмообразующих элементов полимерного ряда (Н, С, О, N. Б, 51) в диапазоне температур Г-5-5000 кК и плотностей р-Ю^-Ю2 кг/м3;

- комплекс реализованных расчетных методик и результаты расчётов термодинамических функций и коэффициентов поглощения излучения в непрерывном и дискретном спектрах равновесной многокомпонентной атомарной плазмы элементов полимерного ряда в широком диапазоне

3

изменения основных параметров (концентрации, температуры, энергии квантов);

- программный комплекс для расчёта термодинамических и оптических характеристик многокомпонентной плазмы;

- результаты экспериментального определения частотной (по спектру) зависимости коэффициентов поглощения kv на стандартных лазерных частотах и в ИК-УФ континууме.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались на IV Межгосударственном симпозиуме по радиационной плазмодинамике Москва, Россия, 1997; Международной конференции, посвященной 145-летию со дня рождения В.Г. Шухова, Москва, Россия, 1998 г.; XXV Гагаринских чтениях (Международная молодежная научная конференция) Москва, Россия, 1999 г.; XI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели», Москва, Россия, 2000 г, I Международной научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии», Москва, Россия, 2004 г., XV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», Калуга, 2005

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, трех тематических глав, заключения и списка литературы. Она содержит 134 стр. основного текста, 27 рисунков, 21 таблицу, библиографию 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемого вопроса, сформулированы цель и задачи работы, сформулированы положения, определяющие новизну и практическую ценность полученных результатов, перечислены основные научные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. посвящена определению общих принципов построения автоматизированной системы научных и инженерных расчетов для определения термодинамических, оптических и транспортных (переносных) параметров и характеристик многокомпонентной атомарной сильноионизованной равновесной плазмы (АСНИР ТОТ МГТУ), созданию иерархической структуры на основе принципа открытости комплекса для дальнейшего развития, поддержки объемной базы данных и возможности использования результатов, частей и всего комплекса в задачах численного моделирования реальных плазменных устройств. Определяются основные методические положения проведения вычислительного эксперимента по исследованию оптических и термодинамических свойств многокомпонентной атомарной равновесной плазмы, производится анализ диапазонов изменения входных параметров, определяется номенклатура учитываемых элементарных радиационных процессов, формируются и обосновываются основные принципы алгоритмизации поставленной задачи. В процессе численного моделирования были выделены следующие укрупненные подзадачи:

- расчет парциального состава и термодинамических функций плазмы сложного химического и ионизационного состава,

- расчет сечений фотоионизации оболочек атомов и ионов;

- расчет коэффициентов поглощения излучения в непрерывном спектре;

- расчет сил осцилляторов, параметров уширения и профиля спектральных

линий разрешенных дипольных переходов;

- расчет суммарного (непрерывный спектр и линии) спектра поглощения излучения;

- расчет интегральных характеристик эмиссионного и абсорбционного спектра излучения.

Для решения отмеченных подзадач используются следующие входные данные (в случае полного или локального термодинамического равновесия): плотность, температура, элементный состав плазмы, а также данные по энергетическим уровням атомов и ионов, входящих в плазмообразующую смесь. Как базовый определен следующий диапазон изменения основных параметров плазмы: температура 7М-100 эВ;„ концентрация 10'5— 1019 см-3; энергия квантов излучения йу—КГ1—103 эВ. В соответствии с принятым объектно-ориентированным подходом и выделенными подзадачами предложена следующая иерархическая структура построения комплекса.

Объект моделирования («плазма») представляется несколькими уровнями детализации, верхний уровень - «смесь», как совокупность составляющих ее химических элементов, характеризуемая набором параметров (температура, плотность, давление и т.д.). Следующий уровень - «элемент» (химический), как совокупность ионов различной кратности, характеризуемый своим набором параметров (атомный номер, вес и т.д.). Далее следуют' «ион», как совокупность возможных энергетических состояний, «состояние», описываемое конфигурацией электронных оболочек, и «оболочка», характеризуемая набором квантовых чисел и количеством электронов Каждому уровню детализации поставлен в соответствие базовый тип переменной - объект. На основе базовых объектов могут быть порождены объекты-потомки, наследующие необходимые свойства и методы предков и вносящие новый или модифицирующие старые свойства и методы, что позволило сделать вычислительный комплекс открытым для дальнейшего расширения. На рис. 1 представлена структурная схема комплекса Для получения суммарных спектров поглощения излучения плазмы должны быть учтены связанно-связанные переходы; вероятность каждого перехода определяется силой осциллятора. В АСНИР ТОТ МГТУ предусмотрен расчет сил осцилляторов и других параметров связанно-связанных оптических разрешенных дипольных переходов. В связи с тем, что суммарные (с учетом линий) спектры поглощения плазмы весьма громоздки (105-106 точек значений на исследуемом интервале изменения энергии квантов излучения), их использование как банка данных для дальнейших расчетов представляется весьма затруднительным. Избежать этого можно двумя путями. Первый -использование, где возможно, усредненных по группам квантов характеристик спектра, второй - "мгновенная" передача информации между вычислительными системами. Для описания дискретного спектра коэффициента поглощения значительно удобнее пользоваться таблицами спектральных линий, которые должны включать в себя данные (термы состояний, описываемого дипольного перехода) и характеристики (сила осциллятора, параметры пггарковского уширения перехода). Разработанный программный комплекс генерирует базы данных спектральных линий («ТОТ-линии»), которые представляют самостоятельный практический интерес Рассмотрены принципы построения баз данных по энергетическим состояниям атомов и ионов плазмообразующих элементов («ТОТ-состояния»), предложена иерархическая структура данных и рассмотрен интерфейс с комплексом программ. Приводится современная библиография для наполнения соответствующих баз данных и рассмотрены возможности разработки и совершенствования системы управления базой данных.

Базовые объекты, потомки ТОкуеа

Служебные подпрограммы

БИБЛИОТЕКА ПРИКЛАДНЫХ ПОДПРОГРАММ

Подпрограммы расчета• состава, термодинамических функций (Р, Е, Н, в, Р, СР,Су, у, а, РУ/ЯТ), оптических свойств

"Элемент" (ТЕ1етеп1:)

Н, С, N,0,^81, А1, Ре, Си, В, Не, N6, Аг, Кг, Хе

База данных по энергетическим уровням атомов и ионов

Интерфейс с базой данных

База данных по транспортным электрон-ионным сечениям

/V, Не, Аг, Кг, Хе

Рис. 1. Структурная схема АСНИР ТОТ МГТУ

Глава 2 посвящена разработке и созданию математических моделей расчета термодинамических характеристик и ионизационного состава многокомпонентной атомарной равновесной плазмы, являющихся конкретным наполнением методов объектов детализации. Проведен анализ методик расчета термодинамических характеристик и ионизационного состава многокомпонентной слабонеидеальной плазмы и на основе сопоставления рассмотренных методик с требуемым диапазоном расчета проведен выбор физической модели для последующего алгоритмирования Приводятся развитие методики расчета, которые реализованы в виде программного комплекса с базой данных, позволяющей рассчитывать свойства плазмы элементов полимерного ряда и любых их смесей (ограничение по количеству элементов связано с реальным наполнением базы данных и может быть увеличено путем занесения данных по энергетическим уровням атомов и ионов из справочной литературы и научной периодики).

Т, эВ

0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

10000

8000

4000

1 , . г -> -1--- г — Программа "ТОТ" '1--'— Г- ' - Аг /-i

-р=0,01, кг/м!

'------р=0,02 / ¿'м

' р=0,5 / /

----Р=1 атм / 7

Данные / fr

а [1] р=0,0!,кг/м5 /

• [2] р=0,02 /л д

л [2] р=0,5 ]+,'

т [3) Р=1 атм Г/:

(3 / / Л

_

*

/А i.i.

103 5,0х10э 1,0x10" 1,5хЮ4 2,0x10"

т,к

Рис. 2. Сравнение результатов расчета энтропии плазмы аргона с данными других авторов: [1] Ватолин H.A., Моисеев Г.К., Трусов Б Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах.- М.:Металлургия, 1994.- 352 е., [2] Кацнельсон С.С., Ковальская Г.А. Теплофизические и оптические свойства аргоновой плазмы,- Новосибирск: Наука, 1985,- 149с., [3] Термодинамические свойства индивидуальных веществ. В 4 т. /Под. ред В.П. Глушко,- М.: Наука, 1974-1982

Парциальный состав и термодинамические функции многокомпонентной плазмы определялись используя систему уравнений Саха-Эккерта с учетом неидеальности (по кольцевому приближению в большом каноническом ансамбле). Приводятся результаты вычислительного эксперимента с использованием разработанного комплекса программ. Создана база данных по ионизационному составу и термодинамическим свойствам (давление, внутренняя энергия, энтропия, энтальпия, изобарная и изохорная теплоемкости, показатели адиабаты, уравнения состояния, скорость звука) плазмы элементов' полимерного ряда и их смесей как функций от плотности и температуры (в диапазонах по плотности от 10-4 до 102 кг/м3 и температуры от 5 до 5000 кК) («ТОТ-термодинамика»), Генерация баз данных проведена расчетным путем, и в доступных областях диаграммы р-Т проведено сравнение представленных результатов с экспериментальными и теоретическими данными (рис.2). База данных представляет собой набор структурированной информации в форме таблиц, графиков (рис.3), а также в текстовом (ASCII) формате. Представление этой информации в текстовом формате делает базу данных действительно аппаратно и программно независимой. Полученные данные представлены в виде таблиц, графиков и электронных файлов формата ASCII. В целях обеспечения необходимой наглядности графического представления результатов расчета термодинамических функций выделено три температурных поддиапазона: 5-25 кК, 25-100 кК, 100-1000 кК, помимо сводных графиков, охватывающих весь исходный диапазон температур. В электронной версии, представленные результаты легко модифицируемы, так как предусмотрена возможность «расширения» и «изменения» любой интересуемой области.

Глава 3 посвящена созданию математических моделей расчета оптических характеристик многокомпонентной атомарной равновесной плазмы, являющихся конкретным наполнением методов объектов детализации и расчетно-теоретическому и экспериментальному анализу данных по оптическим характеристикам плазмы элементов полимерного ряда. Расчет коэффициентов поглощения излучения в непрерывном спектре основан на определении парциального вклада от сечений фотоионизации электронных оболочек атомов и ионов смеси, учитываемых индивидуально, тормозного спектра по формуле Крамерса с множителем Гаунта и интегрального учета сечений фотоионизации высоковозбужденных состояний. Метод расчета фотоионизационных спектров основных и низковозбужденных валентных и внутренних оболочек основан на известном законе подобия сечений фотоионизации атомов и ионов различной кратности ионизации по квантовым числам оболочек ли/. Аппроксимационные формулы метода расчета реализованы для атомов и всех ионов 26 элементов (от Ш до FeXXVI). Расчет сечений фотоионизации возбужденных состояний с главным квантовым числом, большим, чем у основного состояния

Т,эВ

©......

* 7И ю' —: 1 : з—■

:г

/....... .......

1000 5ООО

100 1000 5000

Т, кК

(О5

£

« 10*

1(р

а .......

- /

[га^И'Ию 10' ю'|га2|

1-К

5

а. 4

Т,эВ

8,62

. ... '-"••"•г

— /Г

т

ш

1\\к

J ю^ю^ю

Т, кК Т, кК

Рис.3. Термодинамические характеристики плазмы фтора, давление, удельная внутренняя энергия, удельная энтропия, удельная энтальпия, удельные изобарная и изохорная теплоемкости, показатель адиабаты, скорость звука, уравнения состояния.

внешнего электрона проводился по методу квантового дефекта. Методика учета влияния неидеальности плазмы на непрерывный спектр поглощения излучения основывалась на использовании закона подобия по зарядовому числу. Расчет сил осцилляторов производился по методу Бейтса-Дамгаард, используя базы данных по квантово-механическим состояниям атомов и ионов. Параметры уширения и профиль линий определялись в приближении ударного (штарковского) уширения электронами и квазистатистического уширения ионами с учетом доплеровского механизма. Приводятся результаты вычислительного эксперимента с использованием автоматизированной системы научных и инженерных расчетов АСНИР ТОТ МГТУ на примере генерации баз данных оптических свойств для плазмы азота, кремния и фторопласта. Создана база данных по параметрам разрешенных оптических (дипольных) переходов (длина волны, сила осцилляторов, параметры штарковского уширения в поглощении) атомов и ионов («ТОТ-линии») элементов полимерного ряда. Информация представлена в табличном и электронном виде и содержит следующую информацию для каждого разрешенного дипольного перехода: электронная конфигурация нижнего состояния; электронная конфигурация верхнего состояния; спиновой, орбитальный, полный моменты и четность нижнего состояния; спиновой, орбитальный, полный моменты и четность верхнего состояния; энергия нижнего и верхнего состояний в см"1; длина волны перехода в А; сила осциллятора; параметры штарковского уширения. Создана база экспериментальных и расчетно-теоретических данных по оптическим свойствам атомарной многокомпонентной слабонеидеальной пдазмы («ТОТ-оптика») плазмообразующих элементов полимерного ряда и их соединений как функций от энергии квантов, плотности и температуры плазмы (в диапазонах: плотности от Ю-4 до 102 кг/м3, температуры от 5 до 5000 кК и энергии квантов излучения от Ю-1 до 103 эВ) в виде суммарных спектров поглощения, многогруппового осреднения по Планку и Расселанду, многогруппового осреднения с учетом оптической толщины среды, а также коэффициента поглощения излучения в непрерывном спектре.

Все перечисленные базы данных представляют собой набор структурированной физико-химической информации в форме таблиц, графиков, а также в текстовом (ASCII) формате.

Приводится методика и результаты экспериментального определения частотной (по спектру) зависимости коэффициентов поглощения kv на стандартных лазерных частотах и в ИК-УФ континууме исследуемых газово-плазменных сред с использованием разработанного на унифицированной элементной базе термостатированного оптического модуля.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Для плазмообразующих элементов полимерного ряда (Н, С, О, N. Б, 80 и их соединений создан банк расчетно-теоретических и экспериментальных данных, который включает в себя: 1) базы данных по квантовомеханическим характеристикам атомов и ионов — базы данных «ТОТ-состояния»; 2) термодинамические функции (давление, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, адиабатная скорость звука, термическое уравнение состояния) - базы данных «ТОТ-термодинамика»; 3) оптические характеристики (коэффициенты поглощения в непрерывном дискретном спектрах, интегральные характеристики спектра поглощения, эффективные степени черноты) - базы данных «ТОТ-оптика», «ТОТ-линии» - плазмы этих элементов и их смесей в диапазоне температур Г-5-5000 кК и плотностей р~ 10^-102 кг/м3 и энергий квантов йу~10"'-103 эВ. Генерация такого банка данных является необходимым этапом для разработки системы автоматизированного проектирования высокоэнергетичных установок с плазменными активными средами.

2. Разработан комплекс методик расчета химического и ионизационного состава, термодинамических функций и оптических характеристик равновесной неидеальной многокомпонентной атомарной плазмы плазмообразующих элементов полимерного ряда, позволяющий проводить многопараметрическую оптимизацию рабочих процессов в технологических и энергетических плазменных установках, использующих в качестве активных сред плазмообразующие вещества сложного химического состава.

3. Создан комплекс программ для автоматизированной системы научных и инженерных расчетов химического и ионизационного состава, термодинамических функций и оптических характеристик равновесной неидеальной многокомпонентной атомарной плазмы элементов полимерного ряда «АСНИР ТОТ-МГТУ» и выполнен цикл соответствующих экспериментальных и расчено-теоретических исследований. Применение объектно-ориентированного подхода и формат представления входной и выходной информации позволили сделать АСНИР открытой для дальнейшего развития, поддерживать объемную базу данных (по квантовомеханическим состояниям атомов и ионов) и обеспечить широкие возможности ее применения в задачах численного моделирования и многопараметрического анализа плазменных энергетических установок.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. О создании и развитии банка данных по термодинамическим, оптическим и переносным свойствам плазмы («ТОП-МГТУ») / О.В. Казаков, О В. Корышев, Д.О Ноготков и др. // Тез. докл. IV Межгосударственного симпозиума по радиационной плазмодинамике - М., 1997,-С. 16-18.

2. О создании базы данных «ТОП-МГТУ» для расчета оптических свойств плазмы элементов композитного ряда / О.В. Корышев, Д.О. Ноготков, Ю.С. Протасов, В.Д. Телех // Тез. Докл. Межд. конф. по явлениям в ионизованных газах. Тулуза, 1997.- С.127-128.

3. Термодинамика сильноионизованной неидеальной плазмы в рамках квантово-статистической модели / Д.О. Ноготков Ю.С.Протасов,

B.ДТелех и др. // Труды XX Межд. конф. по стат. физике,- Париж,- 1998,-

C. 435-437

4. Банк данных по термодинамическим, оптическим и переносным свойствам плазмы ("ТОП МГТУ") / О.В.Корышев, Д М.Михайлов, Д.О Ноготков и др. // Передовые технологии на пороге XXI века: Сб. тезисов докладов Международной конференции, посвященной 145-летию со дня рождения В.Г. Шухова. - М., 1998,- С. 593-594.

5. Термодинамические, оптические и транспортные свойства рабочих веществ плазменных и фотонных энергетических установок / О.В.Корышев, Д.О.Ноготков, Ю.Ю.Протасов и др.; Под ред. Ю.С. Протасова,- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999,- 640 с.

6. Ноготков Д.О., Телех В.Д. Оптические характеристики активных сред фотонных энергетических установок с газофазными и плазменными активными средами в континууме и на стандартных лазерных частотах // Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели: тез. докл. XI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции.- М., 2000,- С.98.

7. Разработка автоматизированной системы инженерного анализа термодинамических, оптических и транспортных характеристик рабочих веществ плазменных и фотонных энергодвигательных установок «ТОТ-МГТУ» / О.В.Казаков, У.М.Касимов, Д.О.Ноготков и др. // Аэрокосмические технологии: Сб. материалов I Международной научно-технической конференции.- Реутов, 2004,- С. 113.

Подписано к печати_Заказ№_. Объем 1 а л

Тираж 100 экз. Типография МГТУ им. Н Э Баумана, 105005,2-я Бауманская ул , д 5

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ И ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ ТЕРМОДИНПАМИЧЕСКИХ, ОПТИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАЗМЫ. БАЗА ДАННЫХ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ УРОВНЯМ АТОМОВ И ИОНОВ И

1.1. Вычислительный эксперимент по определению физико-химических характеристик низкотемпературной плазмы. Основные положения

1.2. Структура комплекса программ АСНИР «ТОТ-МГТУ», базовые объекты и основные модули

1.3. База данных квантовомеханических состояний атомов и ионов

1.4. Принципы построения прикладных программ

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАЗМЫ

2.1. Краткий обзор расчетных моделей описания термодинамических характеристик плазмы

2.1.1. «Химические» модели в термодинамике плазмы

2.1.2. Учет неидеальности плазмы

2.1.3. Вычисление статистических сумм

2.1.4. «Физические» модели в термодинамике плазмы

2.1.5. Модели ядерной компоненты

2.2. Методика расчета термодинамических функций и ионизационного состава многокомпонентной плазмы

2.3. Результаты численного исследования термодинамических свойств плазмы элементов полимерного ряда в диапазонах Г=5~5000 кК, р=10"4-102 кг/м

2.3.1. База данных «ТОТ-термодинамика»

2.3.2. Общая характеристика поведения термодинамических 54 функций

3. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ПЛАЗМЫ

ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛИМЕРНОГО РЯДА

3.1. Компьютерный расчет радиационного переноса в плазме

3.1.1. Основные элементарные радиационные процессы

3.1.2. Классификация компьютерных оптических моделей

3.2. Непрерывные спектры поглощения и излучения многокомпонентной плазмы

3.2.1. Фотоионизация водородоподобных ионов

3.2.2. Непрерывные спектры плазмы многоэлектронных атомов. Метод квантового дефекта

3.2.3. Припороговая спектральная область

3.2.4. Тормозное поглощение на ионах и атомах

3.2.5. Интегральный учет высоковозбужденных состояний

3.3. Дискретный (линейчатый) и суммарный спектры коэффициента поглощения атомарной многокомпонентной равновесной плазмы

3.3.1. Вероятности радиационных переходов

3.3.2. Уширение и сдвиг спектральных линий в плазме

3.4. Методика расчета оптических свойств плазмы элементов полимерного ряда

3.4.1. Фотоионизация основного и первых возбужденных 90 состояний

3.4.2. Методика расчета сечений фотоионизации возбужденных состояний

3.4.3. Методика расчета непрерывного спектра поглощения элементов полимерного ряда с учетом неидеальности плазмы

3.4.4. Методика расчета сил осцилляторов и вероятностей радиационных дипольных переходов

3.4.5. Методика расчета уширения спектральных линий

3.4.6. Интегральные характеристики оптических свойств

3.5. Результаты расчета (численного моделирования) и экспериментального определения оптических характеристик плазмы 107 элементов полимерного ряда

3.5.1. База данных по длинам волн, силам осцилляторов и параметров штарковского уширения для разрешенных дипольных переходов атомов и ионов «ТОТ-линий»

3.5.2. База данных по оптическим свойствам атомарной многокомпонентной плазмы сложного химического состава «ТОТ-оптика»

3.5.3. Экспериментальное определение частотной (по спектру) зависимости коэффициентов поглощения для плазмы простого 119 химического и ионизационного состава

Знание термодинамических, оптических и транспортных свойств плазмы сложного химического и ионизационного состава в широком диапазоне изменения ее параметров - температуры (Г~101-103 эВ), плотности (р-ЧО^-Ю2 кг/м3) и энергии квантов (Av~10~l-104 эВ), помимо общефизического интереса, необходимо и для многочисленных научных и технологических приложений. Это задачи физики и техники сильноточных электрических разрядов в газе и вакууме, магнитной и радиационной газо- и плазмодинамики, силовой и квантовой электроники, физики концентрированных потоков энергии и сильных ударных волн, плазменной и фотонной энергетики и др. С использованием плазмы - как активной среды энергетических установок связан целый ряд перспективных проектов, призванных внести существенные изменения в общую энергетику, высокую технологию машино-приборостроительного цикла.

Низкотемпературная плазма различного химического (газы, металлы, диэлектрики и их смеси) и ионизационного (Z-1-5) составов является рабочей активной средой широкого спектра высокоэнергетичных плазменных и фотонных энергогенерирующих систем - как эффективных конверторов всего спектра энергий в тепловую, механическую, электрическую и энергию электромагнитного излучения (иллюстрацией этого многообразия является схема унифицированной плазменной-фотонной энергоустановки - рис. 1).

На современном этапе исследований и разработок сложных плазменных и фотонных комплексов и систем активно развиваются методы численного моделирования и вычислительного эксперимента. При этом процессы в плазменно-фотонных системах описываются уравнениями магнитной газо-гидродинамики, тепло-массообмена, радиационного переноса и т.п. Для корректного применения численных методов необходимо с хорошей точностью знать физико-химические свойства плазмообразующих веществ и конструкционных материалов (термодинамические функции, электропроводность, теплопроводность, газовую электронную и ионную вязкости, коэффициенты диффузии разных сортов частиц, оптические свойства, коэффициенты обмена энергией между компонентами смеси и др.) во всем рабочем диапазоне температур и плотностей.

Несмотря на многолетнюю историю исследований, объем надежных данных по термодинамическим, оптическим и транспортным свойствам плазмы весьма ограничен. Достаточно подробные сведения о термодинамических и оптических свойствах получены для плазмы воздуха и его компонентов [1-7]. В ограниченном диапазоне параметров такие данные известны для некоторых газов [8-16], диэлектриков и металлов [16-23]. Значительное число работ посвящено лишь проблемам создания широкодиапазонных уравнений состояния вещества и определению термодинамических свойств вещества в экстремальных условиях [23-33].

Это связано, во-первых, с принципиальными физическими трудностями, возникающими при многофакторном анализе свойств плазмы высокой концентрации (п0 > 1017 см"3) из-за мало изученного влияния плазменного окружения на внутренние состояния атомов и ионов (т.н. неидеальность плазмы) [34-38]; во-вторых, с высокой трудоемкостью вычислений; в-третьих, с проблемой представления, автоматизированной обработки, хранения и использования больших массивов полученной информации [39-41].

Исходя из реальных потребностей численного и физического моделирования рабочих процессов плазменных и фотонных энергоустановок в формализме радиационной газо- и плазмодинамики, физики взаимодействия мощного излучения с веществом и др., наибольший практический интерес представляют данные о:

- ионизационном составе, термодинамических функциях плазмы (давление р, внутренняя энергия, U, энтальпия, h, энтропия, s, изобарные и изохорные теплоемкости ср, cv, эффективный показатель адиабаты у, скорость звука а и др-);

- оптических свойствах (коэффициенты поглощения плазмы в дискретном и непрерывном спектрах, интегральные коэффициенты поглощения, характерные интегральные длины пробега излучения и др.);

- транспортных (переносных) свойствах плазмы (коэффициенты электро-и теплопроводности, диффузии, вязкости и др.).

Солнце

Лазеры

Плазма

ФО

ФО

Источники излучения

-J V. Y

Приемники излучения У

Преобразователи излучения J

Рис.1. Унифицированная схема фотонной энергетической установки с машинным и прямым преобразованием энергии. А. Q-преобразование (тепловая энергия). ГТУ - газотурбинные установки; ПТУ - паротурбинные установки; ГПД - газопоршневые двигатели Стерлинга, Ванкеля; ТЭГ - термоэлектрические генераторы; ТЭП - термоэмиссионные преобразователи; PJI - реактор-лазер; С/ВИТ, Л/ВИТ, П/ВИТ - высокотемпературные источники тепла. В. Е-преобразование (электрическая энергия). ФЭП -фотоэлектрические преобразователи; ЛМГД - лазерные магнитогидроди-намические генераторы; ЛЭП - лазерно-эмиссионные преобразователи; ОД - оптические диоды; ТЭПОП - термоэмиссионные плазменно-оптические преобразователи. С. М-преобразование (механическая энергия). ЛД - лазерные двигатели; СТД - солнечные тепловые двигатели; ЛРД - лазерные реактивные двигатели; СП - солнечный парус. D. hv-преобразование (электромагнитное излучение). ЭИК - энергоизлучающие комплексы ВЧ, СВЧ-диапазона; ЛСН - лазеры с солнечной накачкой; ПЧП - плазменно-частотные преобразователи).

Получение информации по каждому из этих разделов является самостоятельной экспериментальной и расчетной задачей, а результат исследований и разработок - генерация предметных баз данных. Совокупность тематических баз данных отдельно по каждому разделу должна формировать банк данных общих свойств плазмы.

Генерация такого банка данных является сложной задачей, т.к. ведется двумя путями: как расчетно-теоретическим, так и экспериментальным. Дополнительное требование к системе наполнения банка данных - ее универсальность, (невозможно предсказать полную номенклатуру элементов, веществ и соединений, данные о которых могут потребоваться в конкретном инженерном анализе и проектировании широкого спектра плазменных и фотонных устройств и систем). Таким образом, задача создания банков данных по термодинамическим, оптическим и транспортным свойствам многокомпонентной многократно ионизованной плазмы (БД «ТОТ») [42-46], заключается в:

1) создании комплекса программ для расчета оптических, переносных и термодинамических свойств многокомпонентной плазмы в широком диапазоне изменения основных ее параметров (температуры, концентрации частиц и энергий квантов). Такой комплекс должен удовлетворять следующим требованиям: во-первых, выполнять большое число чисто вычислительных операций (учет только элементарных радиационных процессов требует вычислять сечения и другие сопряженные характеристики как минимум ~ 104 переходов); во-вторых - поддерживать достаточно объемную базу данных по квантовомеханическим состояниям атомов и ионов (до 104 состояний на каждый ион, сотни тысяч состояний на элемент); в-третьих - быть открытым для дальнейшего развития и модификации, позволять с малыми затратами заменять или добавлять новые физические методики расчета и анализа; в-четвертых - позволять получать результаты с минимальными затратами времени;

2) генерации энциклопедического автоматизированного банка данных с открытым входом по термодинамическим, оптическим, транспортным свойствам многокомпонентной плазмы на основе разрабатываемого комплекса программ. Такой банк данных должен представлять информационную систему, которая позволяла бы получать необходимую справочную информацию в максимально удобном виде, быть легко модифицируемой в соответствии с изменением расчетных моделей, удовлетворять современным требованиям и стандартам, быть сопрягаемой с информационными системами высокого уровня.

Цель работы - создание банка экспериментальных и расчетно-теоретических данных термодинамических и оптических характеристик плазмы элементов полимерного ряда (Н, С, О, N, F, Si) в широком диапазоне изменения основных параметров: температуры (Т—З—5000 кК), плотности (р~10"4-102 л кг/м ), энергии квантов в спектре поглощения (ММ). 1-1 ООО эВ).

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Создан банк данных по составу, термодинамическим (давление, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, адиабатная скорость звука, термическое уравнение состояния) и оптическим (коэффициенты поглощения в непрерывном и дискретном спектрах, многогрупповое осреднение) свойствам плазмы элементов полимерного ряда (Н, С, О, N, F, Si) в диапазонах: температур (F-5-5000 кК), плотностей (р~10"4-102 кг/м ), энергий квантов (ММ). 1-1 ООО эВ).

2. Разработан комплекс методик для массовых расчётов термодинамических функций и коэффициентов поглощения многокомпонентной равновесной плазмы.

3. Численно исследованы термодинамические и оптические свойства плазмы элементов полимерного ряда (Н, С, О, N, F, Si) в ранее не изучавшихся интервалах температур и плотностей.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные данные необходимы при проектировании широкого круга плазменных процессов и устройств, использующих в качестве рабочих веществ элементы полимерного ряда. Разработанный комплекс методик и программ может быть использован для численного исследования термодинамических и оптических свойств равновесной многокомпонентной плазмы не только элементов полимерного ряда, но и других самых разнообразных веществ, имеющих важное научное и прикладное значение.

Автор выносит на защиту:

- результаты численного исследования ионизационного состава, термодинамических функций, коэффициентов поглощения равновесной плазмы элементов полимерного ряда (Н, С, О, N, F, Si) в диапазоне температур Г-5-5000 кК и плотностей р~10-4—102 кг/м3;

- комплекс методик и результаты расчётов термодинамических функций и коэффициентов поглощения в непрерывном и дискретном спектрах равновесной многокомпонентной атомарной плазмы элементов полимерного ряда в широком диапазоне изменения основных параметров (концентрации, температуры, энергии квантов);

- программный комплекс для расчёта термодинамических и оптических характеристик многокомпонентной плазмы.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались на IV Межгосударственном симпозиуме по радиационной плазмодинамике Москва, Россия, 1997; Международной конференции, посвященной 145-летию со дня рождения В.Г. Шухова, Москва, Россия, 1998 г.; XXV Гагаринских чтениях (Международная молодежная научная конференция) Москва, Россия, 1999 г.; XI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели», Москва, Россия, 2000 г., I Международной научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии», Москва, Россия, 2004 г., XV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», Калуга, 2005

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан комплекс методик расчета ионизационного состава, основных термодинамических функций и оптических характеристик равновесной неидеальной многокомпонентной атомарной плазмы элементов полимерного ряда, позволяющий проводить многопараметрическую оптимизацию рабочих процессов в технологических и энергетических плазменных установках, использующих в качестве активных сред плазмообразующие вещества сложного химического состава.

2. Создан комплекс служебных программ для автоматизированной системы научных и инженерных расчетов ионизационного состава, термодинамических функций и оптических характеристик равновесной неидеальной многокомпонентной атомарной плазмы элементов полимерного ряда АСНИР ТОТ-МГТУ. Применение объектно-ориентированного подхода и формат представления входной и выходной информации позволили сделать АСНИР ТОТ МГТУ открытой для дальнейшего развития, поддерживать объемные базы данных (по квантовомеханическим состояниям атомов и ионов) и обеспечить широкие возможности ее использования в задачах численного моделирования и многопараметрического анализа рабочих процессов в плазменных энергетических установках высокой плотности мощности.

3. Выполнен цикл экспериментального определения (химического состава) спектральных коэффициентов поглощения плазмы простого и сложного химического состава в газоразрядных ячейках широкого диапазона плотностей и температур. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетно-теоретических данных основных оптических характеристик многокомпонентных плазм элементов полимерного ряда. Получено удовлетворительное их соответствие в ИК-УФ диапазоне спектра.

4. В результате проведенных исследований для плазм элементов полимерного ряда (Н, С, О, N, F, Si) и их соединений создан банк расчетно-теоретических и экспериментальных данных, который включает в себя: 1) базы данных по квантовомеханическим характеристикам атомов и ионов - базы данных «ТОТ-состояния»; 2) термодинамические функции (давление, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, адиабатная скорость звука, термическое уравнение состояния) - базы данных «ТОТ-термодинамика»; 3) оптические характеристики (коэффициенты поглощения в непрерывном дискретном спектрах, интегральные характеристики спектра поглощения, эффективные степени черноты) - базы данных «ТОТ-оптика», «ТОТ-линии» - плазмы этих элементов и их смесей в диапазоне температур 745-5000 кК и плотностей р-Ю^-Ю2 кг/м3 и энергий квантов 1 1 hv~ 10 -10 эВ. Генерация такого банка данных является необходимым этапом для разработки системы автоматизированного проектирования высокоэнерге-тичных установок с плазменными активными средами.

-137

1. Авилова И.В. и др. Оптические свойства горячего воздуха / И.В.Авилова, Л.М.Биберман, В.С.Воробьев и др.- М.: Наука, 1970.-320 с.

2. Кобзев А.Г. Оптические свойства воздушной плазмы при высоких температурах. -М., 1983. -73 с. (Препринт ИВТАН СССР, №1(112)).

3. Кузнецов Н.М. Термодинамические функции и ударные адиабаты воздуха при высоких температурах.-М.: Машиностроение, 1965.-463с.

4. Таблицы термодинамических функций воздуха: Для температур от 12000 до 20000 °К и давлений от 0,001 до 1000 атмосфер / А.С.Предводителев, Я.В.Ступоченко, А.С.Плешанов и др.; Под ред. А.С.Предводителева. -М.: Издательство ВЦ АН СССР, 1959. -230 с.

5. Кобзев Г.А., Нужный В.А. Спектральные и интегральные оптические характеристики непрерывного спектра воздушной плазмы при высоких температурах. -М., 1984. -83с. (Препринт ИВТАН СССР, № 1 (131)).

6. Кобзев Г.А., Нужный В.А. Оптические свойства воздушной плазмы с учетом спектральных линий, Т=20000-300000 К. -М., 1984. -56 с. (Препринт ИВТАН СССР, №3(134)).

7. Состав и термодинамические функции плазмы: Справочник / Б.В.Замышляев, Е.Л.Ступицкий, А.Г.Грузь, В.Н.Жуков.- М.:Энергоатомиздат, 1984,- 144 с.

8. Каменщиков В.А. и др. Радиационные свойства газов при высоких температурах / В.А.Каменщиков, Ю.А.Пластинин, В.М.Николаев, Л.А.Новицкий.- М.: Машиностроение, 1971.- 440 с.

9. Кацнельсон С.С., Ковальская Г.А. Теплофизические и оптические свойства аргоновой плазмы.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1985.-148 с.

10. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания / В.Е. Алемасов, Я.В.Ступоченко, А.С.Плешанов и др. М.: ВИНИТИ, 1978. -168 с.

11. Греков Л.И., Москвин Ю.В., Романычев B.C., Фаворский О.Н. Основные свойства некоторых газов при высоких температурах. М., Машиностроение, 1964.- 224 с.

12. Таблицы термодинамических функций воздуха: Для температур от 5000 до 12000 °К и давлений от 0,001 до 1000 атмосфер / А.С.Предводителев, Я.В.Ступоченко, А.С.Плешанов и др.; Под ред. А.С.Предводителева. -М.: Издательство ВЦ АН СССР, 1962. -280 с.

13. Солоухин Р.И., Якоби Ю.А., Комин А.В. Оптические характеристики водородной плазмы. Новосибирск: Наука, 1973.- 73 с.

14. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. / Под ред. Н.Б.Варгафтика. М.: Наука, 1972.- 740 с.

15. Бойко Ю.П. и др. Термодинамические и оптические свойства ионизованных газов при температурах до 100 эВ / Ю.П.Бойко, Ю.С.Протасов, С.Н.Чувашев и др.; Под ред. Ю.С.Протасова.- М.: Энергоатомиздат, 1988.-192 с.

16. Бойко Ю.П. и др. Термодинамические и оптические свойства плазмы металлов и диэлектриков / Ю.П.Бойко, Ю.С.Протасов, С.Н.Чувашев и др.; Под ред. Ю.С.Протасова.- М.: Металлургия, 1988.-356 с.

17. Оптические и термодинамические свойства фтороуглеродной плазмы / Камруков А.С., Козлов Н.П., Протасов Ю.С. и др. // Теплофизика высоких температур.- 1986.- Т.24, вып.1,- С. 1-8.

18. Романов Г.С., Станчиц JI.K., Степанов K.JI. Расчет термодинамических параметров и усредненных пробегов излучения для плазмы текстолита // Журнал прикладной спектроскопии.- 1982.-Т.37, N 5.-С.733-737.

19. Калиткин Н.Н., Кузьмина JI.B., Рогов B.C. Таблицы термодинамических функций и транспортных коэффициентов плазмы.- М.: Изд. ИПМ АН СССР, 1972.- 112 с.

20. Калиткин Н.Н., Кузьмина JI.B. Таблицы термодинамических функций вещества при высокой концентрации энергии. -М., 1975. -20 с. (Препринт ИПМ АН СССР; Т. 35).

21. Автоматизированный расчет теплофизических и оптических свойств равновесной плазмы / Б.Н.Базылев, Л.В.Голуб, Г.С.Романов и др. //Физика и техника высокотемпературного газа: Темат. сб. науч. тр. -М.: МАИ, 1991. -С.78-87.

22. Гурвич JI.B., Юнгман B.C. Термодинамические свойства системы U-F.- М., 1977.- 18с. (Препринт ИВТ АН СССР №1 (0018)).

23. Грязнов В.К. и др. Теплофизические свойства рабочих сред газофазного ядерного реактора. / В.К. Грязнов, И.Л. Иосилевский, Ю.Г.Красников и др./ Под ред. В.М. Иевлева.- М.: Атомиздат, 1982.- 304 с.

24. Бушман А.В., Фортов В.Е. Модели уравнения состояния вещества // УФН,-1983.-Т. 40, №2.- С. 177-192.

25. Калиткин Н.Н. Модели вещества в экстремальном состоянии // Математическое моделирование: физико-химические свойства вещества: Сб,-М.: Наука, 1989.- С.114-161.

26. Волокитин B.C., Голосной И.О., Калиткин Н.Н. Широкодиапазонное уравнение состояния вещества. I Анализ моделей неидеальности //Известия ВУЗов. Физика. -1994. -Т.37, вып. 11. -С.23-43.

27. Волокитин B.C., Голосной И.О., Калиткин Н.Н. Широкодиапазонное уравнение состояния вещества. II Микрополевая модель //Известия ВУЗов. Физика. -1994. -Т.38, вып.4. -С. 11 -31.

28. Кузьменков Е.А., Шпатаковская Г.В. Квазиклассическая модель и границы ее применимости //Исследование вещества в экстремальных условиях: Сб.научных трудов /Под ред. В.Е.Фортова, Е.А.Кузьменкова. -М. 1990, -С. 2528.

29. Ватолин Н.А., Моисеев Г.К., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. М.: Металлургия, 1994. - 382 с.

30. Скляров Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г.,Моисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. М., Наука, 1982.-254 с.

31. Иориш B.C., Белов Г.В., Юнгман B.C. Программный комплекс ИВТАНТЕРМО для Windows и его использование в прикладном термодинамическом анализе.- М., 1998. 56 с. (Препринт ОИВТАН; № 8 (415))

32. Норман Г.Э., Валуев А.А., Каклюгин А.С. Термодинамические и оптические свойства неидеальной плазмы //Радиационная плазмодинамика: Матер. I Всес. симпозиума по радиационной плазмодинамике. -М., 1991. -Т. 1. -С. 396-437.

33. Фортов В.Е., Якубов И.Т. Неидеальная плазма. -М.: Энергоатомиздат, 1994 -368с.

34. Эбелинг В., Крефт В., Кремп Д. Теория связанных состояний и ионизационного равновесия в плазме и твердом теле: Пер. с нем. -М.: Мир, 1979.-224 с.

35. Севастьяненко В.Г. Влияние взаимодействия частиц в низкотемпературной плазме на ее состав и оптические свойства,- Новосибирск: ИТПМ, 1980,- 40с.

36. Калиткин Н.Н., Кузьмина JI.B. Модели неидеальности плазмы.- М., 1989.38 с. (Препринт ИПМ АН СССР; № 16)

37. Грязнов В.К. Термодинамика низкотемпературной плазмы в квазихимическом представлении // Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е.Фортова. М.: Наука, 2000. - Т. 1. - С.299-313.

38. Рабинович В.А. Теплофизические свойства неона, аргона, криптона, и ксенона.-М.: Изд. стандартов, 1976.- 636 с.

39. Суржиков С.Т. Вычислительный эксперимент в построении радиационных моделей механики излучающего газа.- М.:Наука, 1992.- 158 с.

40. Термодинамические, оптические и транспортные свойства рабочих веществ плазменных и фотонных энергетических установок / О.В.Корышев, Д.О.Ноготков, Ю.Ю.Протасов, В.Д.Телех; Под ред. Ю.С. Протасова.- М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. Т.1 - 640 с.

41. Протасов Ю.Ю., Телех В.Д. Термодинамические, оптические и транспортные свойства рабочих веществ плазменных и фотонных энергетических установок / Под ред. Ю.С. Протасова.- М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000.- Т.2.- 712 с.

42. Протасов Ю.Ю., Телех В.Д. Термодинамические, оптические и транспортные свойства рабочих веществ плазменных и фотонных энергетических установок / Под ред. Ю.С. Протасова.- М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.-Т.З. 438 с.

43. Когановский М.Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ.- М.: Финансы и статистика, 1992.- 224 с.

44. Ульман Дж. Основы систем баз данных: Пер. с англ.- М.: Финансы и статистика, 1983.- 334 с.

45. Четвериков В.Н., Ревунков Г.И., Самохвалов Э.Н. Базы и банки данных.-М.: Высшая школа, 1987.- 287 с.

46. Замулин А.В. Системы программирования баз данных и знаний.-Новосибирск: Наука. Сиб.Отдел, 1990.-352 с.

47. Стриганов А.Р. Успехи в исследовании спектров атомов и ионов и степень их изученности в настоящее время // Успехи физических наук.- 1983,- Т. 139, вып.4.- С.719-731.

48. Moore С.Е. Bibliography on the Analyses of Optical Atomic Spectra.-Washington: National Bureau of Standards, 1968. -Sect. 1.-165 p.; 1968 -Sect. 2. -197 p.; 1969. -Sect. 3. -156 p.; 1969. -Sect. 4. -176 p.

49. Hagan L., Martin W.C. Bibliography on Atomic Levels and Spectra. July 1968 through June 1971.- Washington: NBS, 1972.- 102 p.

50. Hagan L. Bibliography on Atomic Levels and Spectra. July 1971 through June 1975.- Washington: National Bureau of Standards, 1977.- 117p.

51. Zalubas R., Albright A. Bibliography on Atomic Levels and Spectra. July 1975 through June 1979.- Washington: National Bureau of Standards, 1980.- 96p.

52. Moore C.E. Selected Tables of Atomic Spectra, Atomic Energy Levels and Multiplet Tables. Washington: National Bureau of Standards, 1980.- V.10. - 256 p.

53. Moore C.E. Atomic Energy Levels.- Washington: National Bureau of Standards, 1949. Vol.1.- 309p.; 1952.- Vol.2.- 227p.; 1958,- Vol.3.- 245 p.

54. Bashkin S., Stoner S.O. Atomic Energy Levels and Grotrian Diagrams.-Amsterdam: North Holland, 1975.- V.I.- 615p.; 1978.- V.2.- 650p.

55. Sugar J., Corliss C. Energy Levels of Chromium // J. Phys. Chem. Ref. Data.-1977.- V.6.- P.317-335.

56. Meggers W.F. Tables of spectral line intensities.- Washington: National Bureau of Standards, 1975,- Part.l: Arranged by Elements.- 387p.; Part 2: Arranged by Wavelengths.- 213p.

57. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомных ионов.- М.: Энергоатоиздат, 1986,- 343 с.-14362. Condon E.U., Odabasi H. Atomic Structur.- London: Cambrige University Press, 1980.- 329p.

58. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений.- М.: Наука, 1966.- 686 с.

59. Волокитин B.C., Калиткин Н.Н. Модели статистических сумм атомов и молекул //Математическое моделирование. -1991. -Т.З, вып.5. -С.49-60.

60. Шмидт А.Б. Статистическая термодинамика классической плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 119 с.

61. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание / J1.B. Гурвич, И.В.Вейц, В.А.Медведев и др.; Под ред В.П.Глушко.-М.: Наука, 1978.-Т.1.-1215 е.; 1979.-Т.2.-1316 е.; 1981.-Т.З.-1254 е.; 1982.-Т.4.-1348 с.

62. Кудрин Л.П. Статистическая физика плазмы. М.: Атомиздат, 1974.- 420 с.

63. Хартри Д. Расчеты атомных структур.- М.: Изд-во иностр. лит., I960.- 271 с.

64. Модели осциллирующих ядер // Численные методы механики сплошной среды. 1977. - Т.8, № 6. - С. 54-67.

65. Суржиков С.Т. Радиационный перенос тепла в низкотемпературной плазмы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е.Фортова. М.: Наука, 2000 г. - Т.1. - С. 417-462.

66. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров.- М.: Наука, 1977.320 с.

67. Stallcop J.R., Bilman K.W. Analytical formulae for the inverse bremsstrahlung absorption coefficient // Plasma Physics.- 1974,- V. 16.- P. 1187-1189.

68. Karzas W.J., Latter R. Electron radiative transitions in a coulumb field // Astrophys. J. Suppl.- 1961.- V.6, N 55.- P.167-178.

69. Дьячков Л.Г. Непрерывные спектры // Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е.Фортова. -М.: Наука, 2000 г. -Т.1.- С. 391-400.

70. D'yachkov L.G. Simple formula for the average Gaunt factor // J.Phys. B.-1990,- V.23, N 16. P. L429-L432.

71. Кобзев Г.А. Уширение спектральных линий положительных ионов азота и кислорода.- М., 1983.- 49 с. (Препринт ИВТАН СССР; N 1(101)).

72. Бете Г., Солпитер Э. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами: Пер. с англ.- М.: Физматгиз, I960.- 562 с.

73. Никитин А.А., Рудзикас З.Б. Основы теории спектров атомов и ионов.- М.: Наука, 1983.- 320с.

74. Сафронова У.И., Сенашенко B.C. Теория спектров многозарядных ионов.-М.: Энергоатомиздат, 1984.- 169 с.

75. Левинсон И.Б., Никитин А.А. Руководство по теоретическому вычислению интенсивностей линий в атомных спектрах.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1962.- 359 с.

76. Груздев П.Ф. Вероятности переходов и радиационные времена жизни уровней атомов и ионов.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 222с.

77. Бейгман И.Л., Логинов А.П. Силы осцилляторов и вероятности радиационных переходов // Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е.Фортова.- М.: Наука, 2000. -Т.1.- С. 345-351.

78. Weise W.L., Smith M.W., Glennon В.М. Atomic Transition Probabilities. Vol.1. Hydrogen trough Neon: National Standard Reference Data Series.- Washington: National Bureau of Standards, 1966.- 153 p.

79. Weise W.L., Smith M.W., Miles B.M. Atomic Transition Probabilities. Sodium trough Calcium. Washington: National Bureau of Standards, 1969. - V.II. - 192 p.

80. Стриганов A.P., Свентицкий H.C. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизованных атомов.- М.: Атомиздат, 1966.- 899 с.- 14588. Стриганов А.Р., Одинцова Г.А. Таблицы спектральных линий атомов и ионов (H-Ar).- М.: Энергоатомиздат, 1982.-312с.

81. Касабов Г.А., Елисеев В.В. Спектроскопические таблицы для низкотемпературной плазмы: Справочник.- М.: Атомиздат, 1973.- 160 с.

82. Корлисс Ч., Бозман У. Вероятности переходов и силы осцилляторов 70 элементов.- М.: Мир, 1968.- 562 с.

83. Юцис А.П., Левинсон И.Б., Ванагас В.В. Математический аппарат теории момента количества движения.- Вильнюс: Госполитнаучиздат, 1960. 243 с.

84. Варшалович Д.А., Москалев А.Н., Херсонский В.К. Квантовая теория углового момента. Аппарат непреводимых тензоров. Сферические функции 3nj-символы.- Л.: Наука, 1975.- 436с.

85. Вайнштейн Л.А., Шевелько В.П. Структура и характеристики ионов в горячей плазме.- М.: Энергоатомиздат, 1986.- 320 с.

86. Bates D.R., Damgaard A. Radiating transition probabilities with couloun potential // Philos. Trans. Roy. Soc.- 1949.- V. A242.- P. 101-111.

87. Лисица B.C. Уширение спектральных линий в плазме // Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е.Фортова. М.: Наука, 2000.- Т.1. -С. 366-376.

88. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов.- М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1963.- 640 с.

89. Г.Грим. Уширение спектральных линий в плазме,- М.: Мир, 1978.- 489 с.

90. Грим Г. Спектроскопия плазмы: Пер. с англ.- М.: Атомиздат, 1969.- 452 с.

91. Вайнштейн Л.А., Собельман И.И., Юков Е.А. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий.- М.: Наука, 1979.- 320 с.

92. Банд И.М., Тржасковская М.Б., Вернер Д.А., Яковлев Д.Г. Сечения фотоионизации атомов и ионов с Is, 2р, 3s, Зр оболочек. Л., 1989.-26 с. (Препринт ЛИЯФ АН СССР; N 1490).

93. Биберман Л.М., Норман Г.Э. Рекомбинационное и тормозное излучение плазмы (свободно-связанные и свободно-свободные переходы электронов в поле положительных ионов) // J. of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.- 1963.- V.3.- P.221-245.

94. Биберман Л.М., Норман Г.Э. Непрерывные спектры атомарных газов и плазмы // Успехи физических наук.- 1967.- Т.91, N 2.- С. 193-246.

95. Амусья М.Я. Атомный фотоэффект.-М.: Наука.-1987.-272 с.

96. Держиев В.И., Жидков А.Г., Яковленко С.И. Излучение атомов в неравновесной плотной плазме.-М.: Энергоатомиздат, 1986,- 160 с.

97. Harris D.L. Spectral line broadening with Foigt countur // Astrophys. J.- 1948.-V.108, N 112.- P.113-121.

98. Баранже M. Уширение спектральных линий в плазме // Атомные и молекулярные процессы / Под ред. Д. Бейтса,- М.: Мир, 1964.- С. 429-470.

99. Радиационный теплоперенос в высокотемпературных газах: Справочник / Под ред. Р.И.Солоухина.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 256с.

100. Пилюгин Н.Н., Тирский Г.А. Динамика ионизованного излучающего газа.-М.: Изд-во МГУ, 1989.-312 с.