Радиационный теплообмен в многокомпонентных структурно - неоднородных, антропогенно-возмущенных средах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

/

САФИУЛЛИНА Яна Салаватовна

РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СТРУКТУРНО - НЕОДНОРОДНЫХ, АНТРОПОГЕННО-ВОЗМУЩЕННЫХ СРЕДАХ

Специальность: 01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕК 2012

Казань-2012

005057131

005057131

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный энергетический университет» ФГБОУ ВПО (КГЭУ)

доктор физико-математических наук, професа Москаленко Николай Иванович

Гильфанов Камиль Хабибович

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет», заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств»

Хуторова Ольга Германовна

доктор физико-математических наук, професс ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет», профессор кафедры «Радиоастрономия»

ФГБОУ ВПО «Вятский государственный университет»

Защита состоится 25 декабря 2012 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу: г. Казань, ул. Красносельская, д.51, зал заседаний Ученого совета (Д-223).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет».

Автореферат разослан « 23 » ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.082.02 кандидат химических наук, профессор

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

—Зверева Э.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая работа посвящена исследованию радиационного теплообмена в многокомпонентных структурно-неоднородных, антропогенно - возмущенных средах. Моделирование радиационного теплообмена в камерах сгорания энергетических агрегатов и вычисления потоков излучения, достигающего тепловоспринимающей поверхности преобразователя солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций, требует изучения микроструктуры и оптических характеристик сажевого золя и ингредиентного состава промышленных выбросов. В настоящее время стала общепризнанной важность антропогенных воздействий на окружающую среду, радиационный теплообмен и временные тренды изменения климата на Земле, которые проявляются через механизм парникового эффекта, вызванного изменениями оптических свойств газовой и дисперсной фаз атмосферы и подстилающей поверхности.

Актуальность темы. Исследования парникового эффекта на временные тренды изменений климата относятся к среднеглобальной модели атмосферы, в то время как структурные характеристики атмосферы и подстилающей поверхности изменяются в зависимости от региона и времени года. Широкий комплекс исследований, показал что антропогенные изменения климата в большей степени обусловлены малыми оптически активными газовыми компонентами и атмосферными аэрозолями, парниковый эффект которых усиливается через воздействие на оптические свойства облаков и рост влагосодержания в атмосфере. В настоящее время актуально выполнение зонального моделирования парникового эффекта антропогенных выбросов с использованием статистических данных по структурным характеристикам атмосферы по многолетним результатам аэрологического и космического зондирования атмосферы. Выполнение моделирования радиационного теплообмена по одномерным моделям структуры атмосферы позволяет применить корректные схемы переноса коротковолнового и теплового излучений и радиационного теплообмена в системе «Солнце - подстилающая поверхность - атмосфера» с учетом пространственно-временных атмосферных вариаций метеопараметров и примесей. Данные по потокам, достигающим тепловоспринимающей поверхности преобразователя, необходимы для разработки и проектирования солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций.

Целью работы является повышение точности моделирования переноса излучения радиационного теплообмена в гетерогенных системах. Основные задачи исследования:

• Анализ исходных данных и определение ингредиентного состава продуктов сгорания методом отбора проб, и микроструктуры сажевого золя.

• Разработка и реализация метода тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава атмосферных выбросов;

• Создание электронной базы данных для моделирования радиационного теплообмена в топках энергетических установок и многокомпонентных структурно-неоднородных, антропогенно - возмущенных средах. В том числе оптических характеристик антропогенных выбросов, атмосферного аэрозоля и облачного покрова;

• Уточнение параметризации функций спектрального пропускания различных ингредиентов путем использования данных численного моделирования для определения их параметров;

• Разработка алгоритмов для вычислений потоков, достигающих тепловоспринимающих поверхностей преобразователя солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций;

• Выполнение зонального моделирования радиационного теплообмена и факторного анализа антропогенных воздействий на радиационный теплообмен и парниковый эффект.

Научная новизна работы:

1. Разработан метод тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава антропогенных атмосферных выбросов;

2. Предложено и реализовано зональное моделирование антропогенных возмущений на парниковый эффект и временные тренды изменений климата;

3. Установлены статистические закономерности спектров уходящего теплового излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера - космос»;

4. Обнаружена неравновесность излучения сажевого золя в продуктах сгорания газовых топлив.

Основные методы научных исследований

В работе использованы методы вычислительной математики, теории радиационного теплообмена, общей химии и физики, оптики атмосферы и спектроскопии. Для расчетов и построения графических зависимостей использовались пакеты прикладных программ. На защиту выносятся:

• Метод и результаты анализа ингредиентного состава продуктов сгорания и микроструктуры сажевого золя;

• Статистические характеристики спектральных полей уходящего теплового излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера - космос»;

• Алгоритмы для вычисления полного потока солнечного излучения, достигающего тепловоспринимающей поверхности преобразователя солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций;

• Результаты зонального моделирования парникового эффекта и корреляционные связи временных вариаций радиационного теплообмена;

• Результаты моделирования спектральных альбедо системы «Земля -атмосфера» в многопотоковом приближении.

Научная н практическая значимость работы:

Результаты работы могут быть использованы при разработке соответствующих научных концепций и решения широкого круга задач в области физики атмосферы, экологии, климатологии, при разработке систем мониторинга окружающей среды, при построении радиационных моделей, при моделировании радиационного теплообмена в топках энергетических установок ТЭС, при разработке и проектировании солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций.

Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в анализе, создании базы исходных данных под научным руководством профессора, д-р. физ.-мат. наук Москаленко Н.И., которые стали основой данной работы, самостоятельно провел обработку, систематизацию, обобщение и анализ результатов выполненного моделирования.

Достоверность полученных результатов подтверждена использованием базы статистически обеспеченных структурных характеристик атмосферы, эмпирических параметров функций спектрального пропускания газовых оптически активных компонентов атмосферы, учетом многокомпонентного состава атмосферного аэрозоля и влияния конденсационных процессов на его оптические характеристики, согласием данных статистического моделирования с результатами космического мониторинга потоков уходящего излучения.

Апробация результатов

Работы обсуждались и докладывались на 2-ой Республиканской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Автоматика и электронное приборостроение » Казань, 2005г.; XI-ом аспирантско — магистерском научном семинаре, Казань, КГЭУ, 2005 г.; Всероссийской межвузовской научн. - техн. конференции, Казань, 2006 г.; V - ой, VI - ой Школе - семинаре молодых ученных и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова, «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении», Казань, 2006,

2008 г.г.; XIX - ой межвузовской научн. - техн. конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках», Казань, 2007 г.; 13 - ой научн. - техн. конференции студентов и аспирантов, Москва, 2007 г.; Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов и молодых ученных «Наука, Технологии, Инновации» Новосибирск, 2007 г.; Поволжской региональной молодежной конференции «Волновые процессы в средах», Казань, 2007 г., Аспиранстко - магистерском научном семинаре посвященного «Дню энергетика», Казань, 2005, 2007, 2008,

2009 г.г.; XIV - ой международной научн. - техн. конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электроника и энергетика», Москва, 2008г.; Волжской региональной молодежной научной конференции «Радиометрические исследования природных сред и информационные системы», Казань, 2008 г.; Международной научн. - техн. конференции «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы», Казань, 2008 г.; XV- ой Всероссийской конференции, Йошкар - Ола, 2008 г.; Всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения», Казань, КГЭУ 2006-2010 г.г.

Публикации. Автором опубликовано по теме диссертации 35 работ. Из них 3 по списку ВАК, 1 - монография, 7 статей в сборниках трудов научных конференций, 24 опубликованных тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 198 страниц печатного текста, в том числе 34 рисунка, 15 таблиц, I приложение диссертации. Список литературы содержит 145 источников.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы научная новизна и практическая значимость результатов работы. Изложена структура работы.

В первой главе представлен обзор современных представлений о физике переноса солнечного и теплового излучений, структурных характеристикам атмосферы, спектральным функциям пропускания газовых оптически активных компонентов атмосферы, пространственно - временным вариациям атмосферных параметров, характеристикам атмосферных примесей, составу продуктов сгорания и атмосферных антропогенных выбросов. Показано, что применение спектрометрии позволяет точно идентифицировать ингредиент по положению спектральных линий. Для восстановления истинных спектров молекулярного поглощения и их разделения по ингредиентам целесообразно применение разложения спектров на индивидуальные линии методом дифференциальных моментов. Анализируются методы расчета функций спектрального пропускания (ФСП) методами модельного представления спектров, эмпирическими методами и методом численного моделирования тонкой структуры спектров по параметрам спектральных линий и возможности использования теории Ми для расчетов оптических характеристик полидисперсных распределений атмосферных аэрозолей и облаков. Разработанные к настоящему времени структурные статистические модели атмосферы Земли обеспечивают выполнение глобального моделирования уходящего теплового излучения Земли и глобального радиационного теплообмена. Показано, что применение двухпараметрического метода расчета ФСП обеспечивает оперативное моделирование радиационного теплообмена. Во второй главе рассмотрены оптические методы определения ингредиентного состава продуктов сгорания топлив и антропогенных выбросов в атмосферу. Разработан метод отбора проб для анализа ингредиентного состава газовых ингредиентов продуктов сгорания. Выполнен анализ спектров ослабления различных образцов продуктов сгорания, полученных на фотометрическом комплексе с многоходовой подогревной рабочей камеры. Сложный ингредиентный состав продуктов сгорания включает газовые компоненты и дисперсную фазу. Наличие вращательной структуры спектров газовых компонентов дает возможность разделить спектры на индивидуальные линии, используя метод дифференциальных моментов. Наличие априорной информации по оптическим характеристикам сажевого золя для различных мод позволяет восстановить микроструктуру сажевого золя по спектральной зависимости измеренного коэффициента ослабления излучения в рабочей камере. Выполнен анализ спектральной структуры зарегистрированного

излучения и определен ингредиентный состав исследуемых образцов продуктов сгорания древесины, бензинового и дизельного двигателей. Обнаружены 34 ингредиента продуктов сгорания. На рис. 1 (а, б, в) приведены некоторые сведения по ингредиентному составу продуктов сгорания соснового бруса для локальных мест пробоотбора с максимальными температурами 1200 °С (линия 1), 800 °С (линия 2), 400 °С (линия 3).

При сжигании мазута получен следующий состав ингредиентов в продуктах сгорания: С(С20)=8,3%, С(СО)=0,11%, С(НгО)=9%, С(золя)=0,1 г/м3, С(СН4)=110 ррт, С(С2Н2)=34 ррт, С(С2Н4)=30 ррт, С(С->Н6)=10 ррт, С(С3Н6)=45 ррт, С(СН3ОН)=1Ю ррт, С(С2Н40)=20 ррт, С(С4Н6)=29 ррт, С(С4Н30)=15 ррт, С(С3Н60)=65 ррт, С(802)=0,098%, С(Ш)=120 ррт, C(HN03)=15 ррт, С(РН3)=25 ррт.

Линия 1

Линия 2

Линия 3

о2

со2

н^о

Номер пробы

а)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Беюатфек * С^ Н^

едо — с4н4

N01 —N30

Номер пробы

-СзН» —СзН4 -С4Нр — СЩ^ " РН,

НСОН N0

б)

800

Jlmm I

Литая 2

ЛккюгЗ

о ;—;—i—i—^ i tI ■—i—i—

123436789 10 И

8 9 10 11 12 13 14 15

— СНрН — CjH4

Б его альдегид

пентадиея

В)

Рис.1 (а, б, в). Временные вариации концентращ1Й ингредиентов в продуктах сгорания соснового бруса.

В третьей главе обсуждены результаты моделирования спектральных оптических и радиационных характеристик в системе «подстилающая поверхность - атмосфера». В основу построения структурных и оптических моделей атмосферы закладывается ландшафтная карта поверхности Земли, высота подстилающей поверхности над уровнем моря и средне - месячные структурные характеристики атмосферы в диапазоне высот 0-100 км для сетки 4x5 ° по широте и долготе, вероятности перекрытия небосвода облачностью нижнего, среднего и верхнего ярусов. В интересах автоматизированного моделирования подготовлены библиотека оптических характеристик облачности для восьми модификаций микроструктуры облачного покрова и основных фракций атмосферного аэрозоля в зависимости от относительной влажности ге{м} и кривые роста оптической плотности с увеличением относительной влажности атмосферы.

Для построения оптической модели атмосферы задаются номера фракций и вертикальной зависимости плотности атмосферного аэрозоля и замкнутые модели оптических характеристик строятся автоматически, основываясь на температуре подстилающей поверхности (континент, море), вертикальном профиле относительной влажности, перекрытия небосвода облаками. Спектральные характеристики альбедо различных типов подстилающих ландшафтов заданы отдельной библиотекой и вызываются по номеру естественного ландшафта.

Для расчета ФСП газовой фазы атмосферы подготовлена их параметризация, основываясь на однопараметрическом и двухпараметрическом методах эквивалентных масс. При этом высота зоны активного турбулентного

теплообмена, определяющая высоту выноса тропосферного аэрозоля, возрастает с ростом перекрытия небосвода облаками нижнего и среднего ярусов, что обусловлено увеличением скорости мелкомасштабных восходящих турбулентных потоков воздуха.

По выбранному моделированию дисперсная фаза атмосферы представляется суперпозицией отдельных фракции атмосферных аэрозолей и облаков, включая антропогенные аэрозоли.

Разработанная система автоматизированного моделирования обеспечивают построение оптических моделей атмосферы локального, регионального, зонального, глобального масштабов. Структурная схема зонального моделирования радиационного теплообмена представлена на рис.2.

Рис.2 Структурная схема зонального моделирования радиационного теплообмена.

В связи с тем что, захват сажевого аэрозоля облаками может существенно повлиять на поглощение ими коротковолновой радиации Солнца, были выполнены расчеты зависимости вероятности выживания кванта антропогенно возмущенных водных капель облаков от величины мнимой части комплексного показателя преломления х. На рис.3 представлена зависимость величины (1—со) для модели слоистых облаков на длине волны А. = 1,19 мкм от значения мнимой части х комплексного показателя преломления * = (^„р,+*сссрс)/(е,р11+с<;рс), гДе р„ и рс - плотность воды и сажи, с, и сс - концентрация воды и сажи в частицах, ш- вероятность выживания кванта. На рис.4 приведен пример спектральных зависимостей нормированных коэффициентов ослабления , рассеяния с^ и поглощения о^ сажевого золя (фракция 4) для различных относительных влажностей /атмосферы.

-1-1-

*

/

/ /

/' / -

/

1x10"' 1хЮ"5 1x10 1x10 001 0.1

Рис.3 Зависимость величины (1-й)) от мнимой части х комплексного показателя преломления для модели слоистых облаков.

Выполнен статистический анализ результатов глобального моделирования полей теплового уходящего излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера -космос». Установлено, что зона перехода «Земля - атмосфера - космос» для спектральных интенсивностей теплового излучения описывается усеченным нормальным распределением, а глобальные модели земного шара -суперпозицией двух усеченных нормальных распределений, каждый из которых отвечает за распределение спектральных интенсивностей теплового излучения над сушей и океанами.

Среднемесячные математические ожидания пространственного распределения спектральных интенсивностей теплового уходящего излучения проинтегрированы для получения зональных зависимостей интегральных потоков теплового уходящего излучения и используются для построения базовой модели радиационного теплообмена системы «Солнце - Земля -

атмосфера» и используются как фоновые для моделирования антропогенных воздействий на радиационный теплообмен и вычислений изменений температуры у подстилающей поверхности по модели конвективного радиационного теплообмена и антропогенных трендов временных изменений климата. ____

а

Рис. 4 Спектральная зависимость нормированных коэффициентов ослабления охя • поглощения о^ и рассеяния о^ для сажевого аэрозоля (фракция №4) при разных относительных влажностях /.

В четвертой главе рассматриваются последствия антропогенных загрязнений атмосферы и их воздействие на парниковый эффект, вызывающих потепление и временные вариации климата. Выполнено зональное моделирование парникового эффекта атмосферы и факторы, влияющие на радиационный теплообмен и временные вариации климата. В связи с тем, что на радиационный теплообмен значительное влияние оказывает альбедо системы «подстилающая поверхность - атмосфера» рассмотрено моделирование спектрального альбедо этой системы в многопотоковом приближении и моделирование антропогенных загрязнений облаков сажевым золем на радиационный теплообмен и радиационную температуру уходящего теплового излучения.

При наличии подстилающей поверхности альбедо q альбедо системы подстилающая поверхность-атмосфера в зависимости от зенитного угла Солнца 6и определится соотношением

9*(во)=[/1Т(во)+ 4(ео)] + [^(во)+ '2(0о)]7~. О где (®о) представляют потоки излучения на верхней границе

атмосферы; /¡'•(во),/]' (во)- потоки излучения на уровне подстилающей поверхности; Т- передаточная функция атмосферы для диффузного излучения подстилающей поверхности; альбедо атмосферы при наблюдении снизу. Первое слагаемое в соотношении (1) определяет альбедо атмосферы (рис.6) , второе - вклад в альбедо подстилающей поверхности. Для определения интегрального по спектру альбедо монохроматические потоки (1) интегрируются по спектру длин волн по оперативной схеме расчетов с учетом спектрального веса излучения Солнца в интегральном потоке.

зеыитныи угол

0,30 0,35 0,40 0,50 0,55 0,60 0.69 0,80 Длина волны, мкм

Рис.5 Спектральное альбедо системы «Земля + атмосфера» для безоблачной атмосферы, подстилающая поверхность - контннент, альбедо 8=0,4.

Для переноса этих изменений на уровень подстилающих поверхностей вводятся передаточные функции атмосферы для радиационного и температурного контрастов.

Выполнен факторный анализ антропогенных воздействий на парниковый эффект.

В отдельном разделе рассмотрено применение методов моделирования спектральных полей КВР в условиях ясной, замутненной, облачной и антропогенно-возмущенной атмосферы на работу перспективных солнечных тепловых и электрических станций.

В пятой главе рассмотрены особенности радиационного теплообмена структурно неоднородных двухфазных высокотемпературных средах. Путем анализа абсолютных спектров излучения пламен и спектров ослабления неселективного излучения пламенами определены микроструктуры дисперсной фазы (сажевого золя) продуктов сгорания в пламенах при сжигании газового топлива и древесины в воздухе. По данным полученных функции распределения числа частиц по размерам вычислены по теории Ми коэффициенты ослабления, рассеяния, поглощения и индикатрисы рассеяния для сажевого золя при сжигании СН4, СзН?, пропан - бутана и древесины. На рис.6 представлены функции распределения /(г) числа частиц по размерам для метан-воздушного, пропан-бутан-воздушного, ацетелен - воздушного пламен. На рис.7 даны функции распределения числа частиц по размерам /(г) в продуктах сгорания бензинового двигателя и продуктах сгорания соснового бруса. Величины /(г) нормированы таким образом, что |/(г)/г = 1.

Обнаружены неравновесность теплового излучения сажевого золя в пламенах, которое выражается в более низких температурах частиц сажи по сравнению с термодинамической температурой газовой фазы продуктов сгорания. Выполнены расчеты радиационного теплообмена в многокамерной топке с учетом неравновесных процессов излучения газовой и дисперсной фаз продуктов сгорания путем замкнутого моделирования с расчетом распределения температуры по высоте камеры сгорания и распределения интегрального потока теплового излучения по высоте топочной камеры.

100 1 -0,01 0,0001 0,000001 0,00000001

- А

- в с

^ ^

г, мкм

Рис.6. Функция распределения /Чг) числа частиц по размерам: г - радиус частиц. Пламенна: А - метан - воздушное; В - пропан - бутан - воздушное: С - ацетилен - воздушное. Нормировка \ /(г}/г = 1.

10000

100 ■

0,01

1 2

0)3001 0,000001

0,00000001

о* о'1" ^ ^ ^ ^ ^

r, MKM

Рис.7. Функция распределена f(r) числа частиц по размерам: г- радиус частиц,

1 - в продуктах сгорания бензинового двигателя; 2 - в продуктах сгорания соснового бруса. Нормировка J/(r)ir = l.

г

В заключении подведены основные итоги работы и выводы по ее результатам.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработан метод тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава продуктов сгорания и атмосферных выбросов, основанный на отборе проб и разложения измеренного спектра поглощения на индивидуальные компоненты;

2. Выполнен количественный анализ спектров и определен ингредиентный состав продуктов сгорания топлив и атмосферных выбросов путем отбора пробы из зоны забора с последующей записью спектров и их анализом методом тонкоструктурной спектрометрии с определением концентрации ингредиентов и зольной компоненты;

3. Обнаружена неравновесность теплового излучения сажевого золя в пламенах, которое выражается в более низких температурах частиц сажи по сравнению с термодинамической температурой газовой фазы продуктов сгорания. Выполнены расчеты радиационного теплообмена в многокамерной топке с учетом неравновесных процессов излучения газовой и дисперсной фаз продуктов сгорания путем замкнутого моделирования с расчетом распределения температуры по высоте камеры сгорания и распределения интегрального потока теплового излучения по высоте топочной камеры.

4. Разработаны статистические модели спектральных интенсивностей уходящего теплового излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера -космос»;

5. Получены соотношения для вычисления полного потока достигающего тепловоспринимающей поверхности преобразователя установки

солнечного горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций. Даны оценки влияния антропогенных возмущений на их функционирование.

6. Предложено зональное моделирование глобального радиационного теплообмена и антропогенных изменений климата с использованием статистических данных по структурным характеристикам атмосферы и реальной ландшафтной карты земного шара. Создана база »сходных данных для выполнения моделирования на ПВЭМ;

7. Реализован метод расчета радиационных притоков тепла и спектрального альбедо системы «Земля-атмосфера» в многопотоковом приближении. Разработана новая схема учета влияния дисперсной фазы на климат посредством введения передаточных функций атмосферы для радиационного и температурного контрастов;

8. Результаты выполненного моделирования свидетельствуют о необходимости учета реальных структурных характеристик атмосферы, оптических характеристик атмосферы, оптических характеристик облачности, подстилающей поверхности и атмосферного аэрозоля при решении задачи прогноза антропогенных воздействий на окружающую среду и климат. Особенно важен этот учет над континентами, где оптически активные ингредиенты и структурные характеристики атмосферы и подстилающей поверхности претерпевают значительные пространственно временные вариации,

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях из перечня ВАКМинобрнауки России:

1. Москаленко Н.И., Caфиуллина Я.С. Применение метода тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава продуктов сгорания топлив // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. - № 11-12. - С.22-32.

2. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Глобальное моделирование полей излучения и радиационного теплообмена // Альтернативная энергетика и экология. - 2009. - №6. - С.89-98.

3. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С., Садыкова М.С., Локтев Н.Ф. Идентификация ингредиентов и определение ингредиентного состава атмосферных выбросов и продуктов сгорания методом тонкоструктурной спектрометрии // Альтернативная энергетика и экология- 2010.- №2,- С. 43-54.

В других изданиях:

4. Техника и технологии в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография / Н.И. Москаленко, Я.С. Сафиуллина, М.С. Садыкова и др. /под общ. ред. С.С. Чернова.- Книга 4.- Новосибирск: ЦРНС, 2009. - 286 с.

5. Москаленко Н.И., Садыкова Я.С. Определение ингредиентного состава продуктов сгорания методом тонкоструктурной спектрометрии // Материалы докладов V Школы - семинара молодых ученных и

специалистов академика РАН В.Е. Алемасова. «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». 4.1. -Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та, 2006. - С. 261-264.

6. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Технология измерений состава продуктов сгорания и микроструктуры золя оптическим методом тонкоструктурной спектрометрии // Материалы докладов VI Школы-семинара молодых ученных и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова: Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении. - Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та, 2008. - С. 246-249.

7. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Спектры молекул поглощения многокомпонентных газовых сред и их индетификация по ингредиентам// Структура и динамика молекулярных систем: сборник статей XV Всерос. Конф. Т.1. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2008. - С. 255-258.

8. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Зональное моделирование парникового эффекта в антропогенно - возмущенной атмосфере // Сборник тезисов докладов XIV международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Т. 2,- Москва: Издательский дом МЭИ, 2008. - С. 222-223.

9. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Временные тренды изменения парникового эффекта в результате антропогенных воздействий. // Материалы докладов Международной научно-технической конференции «Энергетика-2008: инновации, решения, перспективы». Т.4. - Казань: Изд-во КГЭУ, 2008. - С. 235-240.

Ю.Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Статистическая модель теплового уходящего излучения Земли // Материалы докладов Международной научно-технической конференции «Энергетика-2008: инновации, решения, перспективы». Т.4 .- Казань: Изд-во КГЭУ, 2008. - С. 240-243.

П.Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Ингредиентный состав продуктов сгорания при сжигании энергетических топлив и продуктов промышленных производств // Научно-технический сборник статей «Проблемы энерго -и ресурсосбережения». - Саратов: Изд-во СГТУ,

2009.-С.91-98.

Лиц. № 00743 от 28.08.2000 г.

Подписано к печати Гарнитура «Times» Физ. печ. л. 1.0 Тираж 100 экз.

23.11.2012 г. Вид печати РОМ Усл. печ. л. 0.94

Формат 60x84/ 16 Бумага офестная Уч.-изд. л. 1.0

Типография КГЭУ 420066, Казань, Красносельская, 51

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ИНГРЕДИЕНТНЫЙ СОСТАВ АТМОСФЕРЫ, АТМОСФЕРНЫХ ВЫБРОСОВ И ИХ ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

1.1 Антропогенные загрязнения окружающей среды.

1.2 Физико-химические процессы в атмосфере.

1.3 Общая характеристика молекулярного поглощения излучения в земной атмосфере.

1.4 Основные оптические характеристики дисперсной фазы.

1.5 Ультрафиолетовые и инфракрасные спектры поглощения продуктов сгорания.

1.6 Методы расчета функции спектрального пропускания.

Выводы.

Глава II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНГРЕДИЕНТНОГО СОСТАВА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ТОПЛИВ.

2.1 Определение концентрации ингредиентов из спектров поглощения.

2.2 Описание экспериментальной установки для определения ингредиентного состава продуктов сгорания.

2.3 Конструкционная схема установки.

2.4 Технология отбора проб.

2.5 Оценка погрешности измерений.

2.6 Результаты исследования.

2.7 Моделирование радиационных характеристик дисперсной фазы продуктов сгорания.

2.8 Механизмы генерации и микррструктура дисперсной фазы продуктов сгорания.

Выводы.

Глава III. МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ОПТИЧЕСКИХ И РАДИАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В СИСТЕМЕ «ПОДСТИЛАЮЩАЯ ПОВЕРХНОСТЬ - АТМОСФЕРА».

3.1 Построение структурных и оптических моделей атмосферы и подстилающей поверхности.

3.2 Глобальное моделирование полей теплового уходящего излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера - космос».

3.3 Статистические модели полей теплового уходящего излучения Земли.

Выводы.

Глава IV. ЗОНАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕНА И АНТРОПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА В СИСТЕМЕ « ЗЕМЛЯ - АТМОСФЕРА».

4.1 Математическая модель расчета парникового эффекта.

4.2 Расчет спектральных и интегральных альбедо.

4.3 Влияние альбедо на временные тренды изменения климата.

4.4 Влияние облачности и промышленного аэрозоля на парниковый эффект.

4.5 Зональное моделирование парникового эффекта атмосферы.

4.6 Основные антропогенные факторы воздействия на климат.

4.7 Влияние антропогенных воздействий на работу солнечных электрических и тепловых станций.

Выводы.

Глава V. ОСОБЕННОСТИ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛООБМЕНА В СТРУКТУРНО НЕОДНОРОДНЫХ ДВУХФАЗНЫХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕДАХ.

5.1 Определение микроструктуры и радиационных характеристик дисперсной фазы продуктов сгорания из спектров излучения и ослабления излучения пламенем.

5.2 Роль неравновесных процессов излучения дисперсной фазы в радиационном теплообмене энергетических установок.

5.3 Учет неравновесных процессов излучения дисперсной фазы при моделировании радиационного теплообмена в многокамерных топках.

Выводы.

Настоящая работа посвящена исследованию радиационного теплообмена в многокомпонентных структурно-неоднородных, антропогенно возмущенных средах. Моделирование радиационного теплообмена в камерах сгорания энергетических агрегатов и вычисления потоков излучения, достигающего тепловоспринимающей поверхности преобразователя солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций, требует изучения микроструктуры и оптических характеристик сажевого золя и ингредиентного состава промышленных выбросов. В настоящее время стала общепризнанной важность антропогенных воздействий на окружающую среду, радиационный теплообмен и временные тренды изменения климата на Земле, которые проявляются через механизм парникового эффекта, вызванного изменениями оптических свойств газовой и дисперсной фаз атмосферы и подстилающей поверхности.

Актуальность темы. Исследования парникового эффекта [49] на временные тренды изменений климата относятся к среднеглобальной модели атмосферы, в то время как структурные характеристики атмосферы и подстилающей поверхности изменяются в зависимости от региона и времени года. Широкий комплекс исследований [57,59,88,105], показал что антропогенные изменения климата в большей степени обусловлены малыми оптически активными газовыми компонентами и атмосферными аэрозолями, парниковый эффект которых усиливается через воздействие на оптические свойства облаков и рост влагосодержания в атмосфере. В настоящее время актуально выполнение зонального моделирования парникового эффекта антропогенных выбросов с использованием статистических данных по структурным характеристикам атмосферы по многолетним результатам аэрологического и космического зондирования атмосферы. Выполнение моделирования радиационного теплообмена по одномерным моделям структуры атмосферы позволяет применить корректные схемы переноса коротковолнового и теплового излучений и радиационного теплообмена в системе «Солнце - подстилающая поверхность - атмосфера» с учетом пространственно-временных атмосферных вариаций метеопараметров и примесей. Данные по потокам, достигающим тепловоспринимающей поверхности преобразователя, необходимы для разработки и проектирования солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций.

Целью работы является повышение точности моделирования переноса излучения радиационного теплообмена в гетерогенных системах.

• Основные задачи исследования: Анализ исходных данных и определение ингредиентного состава продуктов сгорания методом отбора проб, и микроструктуры сажевого золя.

• Разработка и реализация метода тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава атмосферных выбросов;

• Создание электронной базы данных для моделирования радиационного теплообмена в топках энергетических установок и многокомпонентных структурно-неоднородных, антропогенно - возмущенных средах. В том числе оптических характеристик антропогенных выбросов, атмосферного аэрозоля и облачного покрова;

• Уточнение параметризации функций спектрального пропускания различных ингредиентов путем использования данных численного моделирования для определения их параметров;

• Разработка алгоритмов для вычислений потоков, достигающих тепловоспринимающих поверхностей преобразователя солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций;

• Выполнение зонального моделирования радиационного теплообмена и факторного анализа антропогенных воздействий на радиационный теплообмен и парниковый эффект.

Научная новизна работы:

1. Разработан метод тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава антропогенных атмосферных выбросов;

2. Предложено и реализовано зональное моделирование антропогенных возмущений на парниковый эффект и временные тренды изменений климата;

3. Установлены статистические закономерности спектров уходящего теплового излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера - космос»;

4. Обнаружена неравновесность излучения сажевого золя в продуктах сгорания газовых топлив.

Основные методы научных исследований

В работе использованы методы вычислительной математики, теории радиационного теплообмена, общей химии и физики, оптики атмосферы и спектроскопии. Для расчетов и построения графических зависимостей использовались пакеты прикладных программ.

На защиту выносятся:

• Метод и результаты анализа ингредиентного состава продуктов сгорания и микроструктуры сажевого золя;

• Статистические характеристики спектральных полей уходящего теплового излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера - космос»;

• Алгоритмы для вычисления полного потока солнечного излучения, достигающего тепловоспринимающей поверхности преобразователя солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций;

• Результаты зонального моделирования парникового эффекта и корреляционные связи временных вариаций радиационного теплообмена;

• Результаты моделирования спектральных альбедо системы «Земля -атмосфера» в многопотоковом приближении.

Научная и практическая значимость работы:

Результаты работы могут быть использованы при разработке соответствующих научных концепций и решения широкого круга задач в области физики атмосферы, экологии, климатологии, при разработке систем мониторинга окружающей среды, при построении радиационных моделей, при моделировании радиационного теплообмена в топках энергетических установок ТЭС, при разработке и проектировании солнечных установок горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций.

Достоверность полученных результатов подтверждена использованием базы статистически обеспеченных структурных характеристик атмосферы, эмпирических параметров функций спектрального пропускания газовых оптически активных компонентов атмосферы, учетом многокомпонентного состава атмосферного аэрозоля и влияния конденсационных процессов на его оптические характеристики, согласием данных статистического моделирования с результатами космического мониторинга потоков уходящего излучения.

Апробация результатов

Работы обсуждались и докладывались на 2-ой Республиканской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Автоматика и электронное приборостроение» Казань, 2005г.; Х1-ом аспирантско - магистерском научном семинаре, Казань, КГЭУ, 2005 г.; Всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения», Казань, КГЭУ, 2006 - 2010 г.г.; Всероссийской межвузовской научн. - техн. конференции, Казань, 2006 г.; V - ой, VI - ой Школе - семинаре молодых ученных и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова, «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении», Казань, 2006, 2008 г.г.; XIX - ой межвузовской научн. - техн. конференции « Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках», Казань, 2007 г.; 13 - ой научн. - техн. конференции студентов и аспирантов, Москва, 2007 г.; Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов и молодых ученных « Наука, Технологии, Инновации» Новосибирск, 2007 г.; Поволжской региональной молодежной конференции «Волновые процессы в средах», Казань, 2007 г., Аспиранстко -магистерском научном семинаре посвященного «Дню энергетика», Казань, 2005, 2007, 2008, 2009 г.г.; XIV - ой международной научн. - техн. конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электроника и энергетика», Москва, 2008г.; Волжской региональной молодежной научной конференции «Радиометрические исследования природных сред и информационные системы», Казань, 2008 г.; Международной научн. - техн. конференции «Энергетика 2008: инновации, решения, перспективы», Казань, 2008 г.; XV- ой Всероссийской конференции, Иошкар - Ола, 2008 г.

Публикации. Автором опубликовано по теме диссертации 35 работ. Из них 3 по списку ВАК, 1 - монография, 7 статей в сборниках трудов научных конференций, 24 опубликованных тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 198 страниц печатного текста, в том числе 34 рисунка, 15 таблиц, 1 приложение диссертации. Список литературы содержит 145 источников.

Выводы

1. Выполнен анализ спектров излучения и функций спектрального пропускания по результатам измерений на пламенных измерительных комплексах и обнаружена температурная неравновесность излучения сажевого золя при горении газового топлива. Рассмотрен радиационный теплообмен на частицах сажевого золя дано теоретическое обоснование наблюдаемого эффекта. Показано, что температура золя будет равна термодинамической температуре газовой фазы продуктов сгорания, если среда является «черной».

2. Влияние температурной неравновесности сажевого золя в большей степени проявляется в оптически тонких пламенах и структурно неоднородных средах (пламенных топках, многокамерных топках).

3. Определена микроструктура сажевого золя при горении различных ингредиентов газового топлива, в выбросах двигателей внутреннего сгорания и при сжигании древесины в воздухе. Полученные сведения по микроструктуре сажевого золя использованы для расчета его радиационных характеристик, которые внесены в базу данных по оптическим характеристикам различных типов аэрозольных образований и используется в расчетах радиационного теплообмена в антропогенно - возмущенной атмосфере и топках с камерным сжиганием газового топлива.

4. Выполнен расчет радиационного теплообмена в ячейке многокамерной топки с учетом температурной неравновесности сажевого золя и получены сведения по высотной зависимости температуры газовой и дисперсной фаз продуктов сгорания газового топлива.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение остановимся на основных результатах, полученных в настоящей работе:

1. Разработан метод тонкоструктурной спектрометрии для определения ингредиентного состава продуктов сгорания и атмосферных выбросов, основанный на отборе проб и разложения измеренного спектра поглощения на индивидуальные компоненты;

2. Выполнен количественный анализ спектров и определен ингредиентный состав продуктов сгорания топлив и атмосферных выбросов путем отбора пробы из зоны забора с последующей записью спектров и их анализом методом тонкоструктурной спектрометрии с определением концентрации ингредиентов и зольной компоненты;

3. Обнаружена неравновесность теплового излучения сажевого золя в пламенах, которое выражается в более низких температурах частиц сажи по сравнению с термодинамической температурой газовой фазы продуктов сгорания. Выполнены расчеты радиационного теплообмена в многокамерной топке с учетом неравновесных процессов излучения газовой и дисперсной фаз продуктов сгорания путем замкнутого моделирования с расчетом распределения температуры по высоте камеры сгорания и распределения интегрального потока теплового излучения по высоте топочной камеры.

4. Разработаны статистические модели спектральных интенсивностей уходящего теплового излучения Земли и перехода «Земля - атмосфера -космос»;

5. Получены соотношения для вычисления полного потока достигающего тепловоспринимающей поверхности преобразователя установки солнечного горячего водоснабжения, солнечных тепловых электрических станций. Даны оценки влияния антропогенных возмущений на их функционирование.

6. Предложено зональное моделирование глобального радиационного теплообмена и антропогенных изменений климата с использованием статистических данных по структурным характеристикам атмосферы и реальной ландшафтной карты земного шара. Создана база исходных данных для выполнения моделирования на ПВЭМ;

7. Реализован метод расчета радиационных притоков тепла и спектрального альбедо системы «Земля-атмосфера» в многопотоковом приближении. Разработана новая схема учета влияния дисперсной фазы на климат посредством введения передаточных функций атмосферы для радиационного и температурного контрастов;

8. Результаты выполненного моделирования свидетельствуют о необходимости учета реальных структурных характеристик атмосферы, оптических характеристик атмосферы, оптических характеристик облачности, подстилающей поверхности и атмосферного аэрозоля при решении задачи прогноза антропогенных воздействий на окружающую среду и климат. Особенно важен этот учет над континентами, где оптически активные ингредиенты и структурные характеристики атмосферы и подстилающей поверхности претерпевают значительные пространственно временные вариации.

1. АЗ. Москаленко Н.И., Садыкова (Сафиуллина) Я.С. Антропогенные загрязнения атмосферы и их влияние на парниковый эффект. // Материалы докладов I-ой Всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». Т.2.- Казань: Изд. КГЭУ, 2006. С.48-49.

2. А9. Москаленко Н.И., Курт C.B., Садыкова (Сафиуллина) Я.С. Оптическая модель промышленного аэрозоля // Сборник материалов 13-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. Москва: Изд. дом МЭИ, 2007. - С.240-241.

3. Al5. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Климатические последствия сильных антропогенных воздействий // Материалы докладов П-ой Всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». Т.З.- Казань: Изд. КГЭУ, 2007.-С. 127.

4. А28. Москаленко Н.И., Сафиуллина Я.С. Антропогенные аэрозоли и их климатические последствия // VII аспирантско магистерский научный семинар, посвященный «Дню энергетика». - Казань: Изд. КГЭУ, 2008. - С. 83-84.

5. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. и др. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. М.: ВИНИТИ, 1972. Т.2.- 490 с.

6. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей / Под ред. Ф.Т. Ньистадта и Ван Допа. Пер. с англ.- Л.: Гидрометеиздат, 1985.-352с.

7. Атмосфера. Справочник.- Л.: Гидрометеоиздат, 1991.- 460 с.

8. Ахмедов Р.Б., Цирюльников Л.М. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив. Л.: Недра, 1984.-238с.

9. Балин Ю.С., Ершов А.Д. Вертикальная структура аэрозольных полей пограничного слоя атмосферы по данным лазерного зондирования // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. №07. С.616-623.

10. Бахшиев Н.Г. Введение в молекулярную спектроскопию.- Л.: 1974. -181с.

11. Белан Б.Д., Задде Г.О. Панченко М.В., и др. Сезонные факторы в изменчивости атмосферного аэрозоля в диапазоне высот 0-5 км // Оптические свойства земной атмосферы. СО АН СССР. 1988. С.45-51.

12. Белан Б.Д., Гришин А.И., Матвиенко Г.Г., Самохвалов И.В. Пространственная изменчивость характеристик атмосферного аэрозоля.-Новосибирск, Наука, 1989. 152 с.

13. Белан Б.Д. Динамика слоя перемешивания по аэрозольным данным //Оптика атмосферы и океана, 1994.- Т.7. С. 72-86.

14. Ю.Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы.- Л.: Гидрометеоиздат. 1975. 436с.

15. П.Берлянд М.Е Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы.- Л.: Гидрометеоиздат. 1985. 272с.

16. Вызова Н.Л., Гаргер Е.К., Иванов В.Н. Турбулентность в пограничном слое атмосферы.- Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 263с.

17. Бызова Н.Л., Гаргер Е.К.,Иванов В.Н. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси.- Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 278с.

18. М.Вагер Б.Г., Надежина Е.Д. Пограничный слой атмосферы в условиях горизонтальной неоднородности. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-136 с.

19. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами.- М.: Изд.-во иностр. лит-ры, 1961.-536с.

20. Винников К.Я. Чувствительность климата. Л., 1986. -240 с.

21. П.Внуков A.K. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1992. -176 с.

22. Гаврилов В.П. Моделирование динамики верхней границы конвективного пограничного слоя атмосферы //Труды ИЭМ. -1985. вып. 36(114). -С.81-96.

23. Гальцев А.П. Методы расчета величины поглощения, обусловленной вращательно-колебательными полосами // Проблемы физики атмосферы, 1965, вып.З.-С.119-144.

24. Герцберг Г. Спектры и строение простых свободных радикалов. М.: Мир, 1974.-208 с.

25. Гилл А. Динамика атмосферы и океана. М.: Мир, 1986. -Т.1 - 399 с.

26. Глаголев Ю.А. Справочник по физическим параметрам атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1970.- 212 с.

27. Голицын Г.С. Природные процессы и явления: волны, планеты, конвекция, климат, статистика.- М.: Физматлит, 2004. -344 с.

28. Горчаков Г.И. Статистические и микрофизические модели оптических характеристик атмосферного аэрозоля // Оптика атмосферы и аэрозоль. -М.: «Наука», 1986.- С.92-102.

29. Горчаков Г.И., Емиленко A.C., Сидоров В.Н. Микроструктура фонового аэрозоля// Комплексный советско-американский эксперимент по исследованию фонового аэрозоля. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С.53-61.

30. Горшков С.Г. Роль океана в поглощении антропогенных выбросов С02 //Изв. Всесоюз. Географ, о-ва. 1986. Т. 118. С. 386-395.

31. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Татарстан.- Казань, 2003.- 340 с.

32. Гутерман И.Г., Вакалюк Ю.В. Климатическая информация по свободной атмосфере // Труды Всесоюзной конференции по моделированию климата. Л., 1980.

33. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами.-М.: Мир, 1971. -165с.

34. ЗО.Джекинс Г. Спектральный анализ и его приложения. Т. 1,2 / Джекинс Г., Ватте Д. - М.: Мир, 1971 .-312 с.

35. ЗГЖамсуева Г.С. Исследование динамики загрязнения атмосферного воздуха диоксидом серы и окисью углерода в г. Улан-Уде / Жамсуева Г.С., Заяханов A.C., Ломухин Ю.Л. и др.// Оптика атмосферы и океана, 1997. Т. 10.- №2.- С. 202-206.

36. Жегалин О.И., Лупачев П.Д. Снижение токсичности автомобильных двигателей. -М.: Транспорт, 1985. -120 с.

37. Зуев. В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. -М.: Сов. радио, 1970. 496 с.

38. Зб.Зуев В.Е., Белан Б.Д., Задде Г.О. Оптическая погода. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1990. -192с.

39. Иванов В.В. Периодические колебания погоды и климата // УФН, 2002,-Е. 172.-Ж7.-С.777-783.

40. Иванов В.П. Прикладная оптика атмосферы в тепловидении.- Казань: Новое знание, 2006.-357 с.

41. Иванов В.П., Курт В.И., Овсянников В.А., Филиппов В.Л. Моделирование и оценка современных тепловизионных приборов.-Казань: Отечество, 2006.- 594с.

42. Ивлев Л.С. Оптические свойства атмосферных аэрозолей / Ивлев Л.С., Андреев С.Д. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. -358 с.

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

44. Кароль И.Л. О возможных антропогенных изменениях газового состава и температуры атмосферы до 2000 г.// Метереология и гидрология. 1986. №4.-С. 115-123.42 (а). Кикоин И.К. (Ред.) Таблицы физических величин. М.: Атомиздат. 1976.-1008 с.

45. Козлов В.К., Танташев М.В., Филиппов В.Л. Влияние неоднородной атмосферы на условия наблюдения объектов. Казань: КГЭУ, 2003. - 132 с.

46. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Химические процессы в газах. М.: Наука, 1981,- 262 с.

47. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И. и др. Глобальное моделирование оптических характеристик атмосферного аэрозоля // Доклады АН СССР, 1985.- Т.280. №5. - С. 1090-1093.

48. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И. Тепловое излучение планет. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.- 264 с.

49. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И. Ключевые проблемы исследований планет солнечной системы (Парниковый эффект атмосферы). М.: Итоги науки и техники. Исслед.космич.простр., Т. 19. 1983.

50. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И. и др. Оптические характеристики для различных моделей облаков. Труды ГГО, Выпуск 489. 1982.

51. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И. Парниковый эффект атмосферы и климат // Итоги науки и техники. Метеорол. и климат. Т. 12. М.: ВИНИТИ, 1984.- 264 с.

52. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Поздняков В.Д. Атмосферный аэрозоль, Л., Гидрометеоиздат, 1984. - 224с.

53. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Скворцова С.Я., Федоров Ю.И., Якупова Ф.С., Гусев С.В. Моделирование оптических характеристик сажевого аэрозоля //ДАН СССР.Т.296. 1987. № 2.

54. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Терзи В.Ф. Замкнутое моделирование оптических характеристик атмосферного аэрозоля // ДАН. Т.253. 1988. №6.- С. 1354-1356.

55. Кондратьев К.Я., Численное моделирование спектральных потоков коротковолновой радиации в облачной атмосфере / К.Я. Кондратьев, Н.И. Москаленко, Ю.И. Федоров, Ф.С. Якупова // ДАН СССР. Т.299. 1988. №2. С. 333-336.

56. Кондратьев К.Я. Автоматизированная система моделирования оптических характеристик атмосферы на ЭВМ ЕС / К.Я. Кондратьев, Н.И. Москаленко, Ю.И. Федоров, Ф.С. Якупова, Д.В. Курт, С.Н. Паржин // ДАН СССР. Т.318. № 3. - 1991.

57. Кондратьев К.Я. Свойства, процессы образования и последствия воздействий атмосферного аэрозоля,- СПб.: ВВМ, 2005.-450с.

58. Кондратьев К.Я. Глобальные изменения климата: данные наблюдений и результаты численного моделирования // Исслед. Земли из космоса. -2004.- №2.- С. 61-96.

59. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Незметдинов Р.И. Роль неравновесных процессов радиационного выхолаживания продуктов сгорания на содержание окислов азота в атмосферных выбросах // ДАН, 2006.- Т.Н.- №6. -С. 815-817.

60. Кондратьев К.Я. Парниковый эффект атмосферы и Климат // Изв. Всесоюз. Геогр. О-ва, 1985. Т.117. - С.301-311.

61. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И. Ключевые проблемы исследований планет солнечной системы (Парниковый эффект атмосфер планет). -Итоги науки и техники. Исследование космического пространства. М., 1983. - Т.19. - 156 с.

62. Крапивин В.Ф., Кондратьев К.Я. Глобальные изменения окружающей среды: экоинформатика. Санкт- Петербург. - 2002. - 724 с.

63. Кузнецова Э.С., Подкладенко М.В. Влияние давления на излучательную способность нагретого углекислого газа. Теплофизика высоких температур.- 1970,- Т.8, вып.З. - С.514-519.

64. Jla Рока А. Методы расчета пропускания и излучения атмосферы в инфракрасной области спектра. ТИИЭР, 1975, №1. С.89-111.

65. Лазерное зондирование тропосферы и подстилающей поверхности/ Самохвалов И.В., Копытин Ю.Д., Ипполитов И.И. и др.- Новосибирск: Наука. 1987.- 259с.

66. Максимюк B.C., Татьянин C.B. Анализ количественных данных показателя аэрозольного ослабления тропосферы и стратосферы в подспутниковом эксперименте // Оптика атмосферы. 1989. - Т.2. - №8. -С.891-893.

67. Максимюк B.C., Филиппов В.Л. Самолетные исследования динамики аэрозоля, определяющей изменчивость оптической погоды // Оптический журнал. 2007. -№1. - С.50-54.

68. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. М: Наука, 1979.-480 с.

69. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я., Козодеров В.В. Хворостьянов В.И. Облака и климат. Л., 1986. 512 с.

70. Матвеев JI.T. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Д.: Гидрометеоиздат, 1984. - 752 с.

71. Математическое моделирование гидродинамических процессов и загрязнения атмосферы / Под ред. Пененко В.В., Новосибирск, СО РАН ВЦ, 1998.-360 с.

72. Монин A.C. Введение в теорию климата. JL: Гидрометеоиздат, 1982. 246 с.

73. Монин A.C., Шишков Ю.А. Климат как проблема физики. УФН, 2000. -Т.170.-429 с.

74. Москаленко Н.И. Моделирование переноса теплового излучения в атмосферах Земли и других планет: дис. на соиск. учен. степ. докт. физ.-мат. наук (01. 04. 05).-Казань, 1981.- 644 с. ДСП.

75. Москаленко Н.И. Исследование спектрального поглощения атмосферными газами в инфракрасной области спектра: дис. на соиск. учен. степ. канд. физ.- мат. наук (01. 04. 05). Казань, 1969. - 225 с.

76. Москаленко Н.И. Моделирование переноса излучения и лучистого теплообмена в атмосферах // Науч.-тех. сб. научно-производственного объединения «Государственный институт прикладной оптики». Ч.2.-Казань: Изд. «Дом печати», 1977.

77. Москаленко Н.И. Аппаратура для комплексных исследований характеристик молекулярного поглощения радиации атмосферными газами / Н.И. Москаленко, A.B. Аверьянова, С.О. Мирумянц, О.В. Зотов, Ю.А. Ильин//ЖПС, Т. 19. № 4. - 1973.

78. Москаленко Н.И., Мирумянц С.О. Методы расчета спектрального поглощения инфракрасной радиации атмосферными газами // Изв. АН СССР, ФАО, Т.6. № 11. - 1971.

79. Москаленко Н.И., Мирумянц С.О. Атлас спектров прозрачности по произвольно ориентированным трассам атмосферы. М.: ЦИНИИ и ТЭИ, 1977.- 570 с.

80. Москаленко Н.И. Экспериментальные исследования спектральной прозрачности паров Н20, С02, СН4, N0, СО в условиях искусственной атмосферы // Изв. АН СССР, ФАО, Т.5. № 9. - 1969.

81. Москаленко Н.И., Зотов О.В. Новые экспериментальные исследования и уточнения функций спектрального пропускания С02: параметры линий // Изв. АН СССР, ФАО, Т.13, № 5, 1977.

82. Москаленко Н.И. Исследование спектров поглощения сернистого газа в ИК области / Н.И. Москаленко, В.Ф. Терзи, С.Н. Паржин, В.Т. Пушкин // Изв. АН СССР, ФАО, Т. 14, № 12, 1978.

83. Москаленко Н.И., Ильин Ю.А., Каюмова Г.В. Измерительный комплекс высокого спектрального разрешения для исследований пламени. ЖПС, т.56, № 1, 1992.

84. Москаленко Н.И. Результаты комплексных исследований характеристик молекулярного поглощения атмосферными газами и их применимость в задачах дистанционного зондирования. Тез. докл. XI Всесоюзн. совещ. по актинометрии. 4.6, Таллин, 1980.

85. Москаленко Н.И., Паржин С.Н. Экспериментальные исследования спектров поглощения фреонов и их параметризация. Тез. докл. III Всесоюзн. совещания по атмосферной оптике и актинометрии. 4.2, Томск, 1983.

86. Москаленко Н.И., Филимонов A.A. Моделирование переноса теплового излучения в высокотемпературных средах // Проблемы энергетики.2001 № 11-12.

87. Москаленко Н.И., Чесноков C.B. Тонкая параметризация радиационных характеристик газовых компонентов продуктов сгорания углеводородных топлив // Проблемы энергетики. 2002. № 1-2.

88. Оптическая погода / Зуев В.Е., Белан Б.Д., Задде Г.О. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-е, 1990.-192с.

89. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т.1: Изменение климата.- М.: ГУ «ВНИИГМИ-МВД», 2008. С. 88-111.

90. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе населенных мест, ГН 2.1.6.695-98, 1998. 234 с.

91. Приходько М.Г. Справочник инженера-синоптика. JL: Гидрометеоиздат.1986.- 327 с.

92. Райст П.С. Аэрозоли. Введение в теорию.- М.: Мир, 1987. 278с.

93. Рейтенбах Р.Г., Стерин A.M. Алгоритмы и методы оптимизации в схеме объективного анализа климатических характеристик // Труды ВНИГМИ-МЦД, вып. 115, 1985.

94. Росляков П.В., Закиров И.А. Нестехиометрическое сжигание природного газа и мазута на тепловых электростанциях. М.: Издательство МЭИ, 2001.- 144 с.

95. Свердлов JI. М., Ковнер М. А., Крайнев Е. П. Колебательные спектры многоатомных молекул.- М.: Наука, 1970. 559 с.

96. Скляров Ю.А., Фомина Н.В., Котума А.И., Семёнова Н.В. Альбедо, поглощённая солнечная радиация и уходящая длинноволновая радиация по материалам атласов NASA США // Известия Саратовского ун-та. 2009. -Т.9.-С. 44-55.

97. Ю1.Смеркалов В.А. Прикладная оптика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1997.- 334 с.

98. Тарасова O.A. Применение спектрального анализа для исследования вариаций приземного озона над Европой / Тарасова O.A., Кузнецов Г.И., Захаров И.С.// Оптика атмосферы и океана, 2004.- Т. 17.- № 5-6.- С. 430 -434.

99. Тептин Г.М. Макротурбулентные характеристики средней и нижней атмосферы и рассеяние радиоволн. Казань: Центр инновационных технологий, 2004. 159 с.

100. Техника и технология защиты воздушной среды: Учеб. Пособие для вузов/ В.В. Юшин, В.М. Попов, П.П. Кукин и др.- М.: Высш. шк., 2005. -391с.: ил.

101. Тимофеев Ю.М., Васильев A.B. Основы теоретической атмосферной оптики: Учебно-методическое пособие. СПб.: Физический ф-т СПбГУ, 2007.- 152 с.

102. Федосов A.A. Распространение выбросов тепловых электрических станций в атмосфере. Казань, КГЭУ, 2004. 167с.

103. Фейгельсон Е.М. (ред.) Радиация в облачной атмосфере.- Л., Гидрометеоиздат, 1981, 280 с.

104. Филиппов В.Л. Аэрозольное ослабление электромагнитного излучения в оптических каналах по данным экспериментальных исследований/ М.: ЦНИИ информации ТЭИ, 1984, -379с.

105. Филиппов В.Л., Макаров А.С., Иванов В.П. Оптическая погода в нижней тропосфере.- Казань, дом печати, 1998, -183 с.

106. Ш.Филиппов В.Л., Танташев М.В. Оптико-геофизическая модель атмосферы «Тропосфера-2000» // Прикладная физика. 2004. - №2. -С.114-117.

107. Хуторова О.Г. Волновые процессы в приземном слое по синхронным измерениям примесей и метеопараметров. Казань: Центр инновационных технологий, 2005. 275 с.

108. Численные методы, используемые в атмосферных моделях / Пер. с англ. Под. Ред. В.П. Садокова. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 360 с.

109. Achermann I.J. Modal aerosol dynamics model for Europe: Development and fist applications / IJ. Achermann, H. Hass, M. Memmesheimer, A. Ebel, F.S. Binkowski, U. Shakar //Atmospheric tnvironment. 1998. V.32. - №17. - P. 2981-2999.

110. Atmospheric structure and its variations in the region 20 to 120km. Draft of new reference middle atmosphere. / Ed. By K. Labitzke, J.J. Barnett, B. Edwards / Middle atmosphere program, Handbook for MAP, V.16. 1985. -318 p.

111. Barnett J.J., Corney M. Middle atmosphere reference model derived from satellite data. Handbook for MAP, V.16, P. 47-85.

112. Bess T.D., Smith G.L. Atlas of wide-field of-view, outgoing longwave radiation derived from Nimbus 7 Earth radiation budget data set - November 1978 to October 1985. NASA Ref. Publ.-1186. Aug. Washington, 1987. -174 p.

113. Bess T.D., Smith G.L. Atlas of wide field - of view, outgoing longwave radiation derived from Nimbus 7 Earth radiation budget data set - November 1985 to October 1987. NASA Ref. Publ.-1261. June. Washington, 1991. -52 p.

114. Chen F., Dudhia J. Coupling an advanced land-surfasce hydrology model with the Penn State NCAR MM5 modeling system. Part I: Model description and implementation. / Mon. Wea. Rev. 2001. - V. 129. - P. 569-585.

115. Chen S.-H., Sun W.-Y. A one-dimensional time dependent cloud model./ J. Meteor. Soc. Japan, 2002. V. 80. - P. 99-118.

116. Chou M.-D., Suarez M. J. An efficient thermal infrared radiation parameterization for use in general circulation models. NASA Tech. Memo. 104606.- 1994. -V.3.- 85 p.

117. Climatic Inpact Monraphs, V.l-6, Department of Transportation. -Washington,D.C.: 1975.

118. Dickinson R.E., Cicerone R.J. Future global warming from atmospheric trace gases//Nature. 1986. Vol. 319. - P. 109-115.

119. Guenther A.B. Isoprene and monoterpene emission rate variability: model evaluations and sensitivity analyses / A.B. Guenther, P. R. Zimmerman, P.C. Harley, R.K Monson, R. Fall // J. Geophys. Res. 1993. - V. 98 D. - P. 12609-12617.

120. Handbook for MAP, V. 1 -18. July, 1985.

121. Hall M. G. G. Estimation the reliability of climatic effect of increasing carbon dioxide. Washington CD. C., 1985. P. 341-364.

122. Janjic Z.I. Nonsingular Implementation of the Mellor- Yamada Level 2.5 Scheme in the NCEP Meso model. NSEP Office Note. 2002. V. 437. - 61 p.

123. Janjic Z.I. The surface layer in the NCEP Eta Model // Eleventh Conference on Numercal Weather Prediction, Norfolk, VA. Amer. Meteor. Soc. -1996. -P. 354-355.

124. Kalnay E. Atmospheric Modeling, Data Assimilation, and Predictability. Cambridge, 2003.-369 p.

125. Moskalenko N. Transfer over of nonequilibrium radiation in flames and high-temperature mediums / N. Moskalenko, A. Zaripov, N. Loktev, S. Parzhin, R. Zagioulling // Optoelectronics devises and applications. Intechweb.ORG.Croatia. - P. 469-526.

126. Seinfeld, J.H., Pandis S.N. Atmospheric Chemistry and Physics From Air Pollution to Climate Change; Wiley-Interscience: New-York.-1998. P. 1326.

127. Wang W.C. Trace gases and other potential perturbarbations to global climate / W.C. Wang, D.J. Wuebbles, W.M. Washington, R.G. Isaaes, G. Molnar // Revs Geophys. 1986. -Vol.24. - P. 110-140;

128. Zachor A.S. general approximation for gaseous absorption // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Tranfer, 1968. -V.8, N.2. P. 771-784.

129. Источники в сети Internet:i-1. The Weather Research and Forecasting Model Website: http://wrf-mdel.org i-2. National Centers for Environmental Prediction (NCEP). EMC Model