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基于HITEMP数据库的分子吸收光谱高精度快速建模方法
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作者 钱宝健 蔡静 +1 位作者 常海涛 高一凡 《计测技术》 2023年第5期39-48,共10页
为解决高温环境下分子吸收光谱精确计算的时间复杂性,满足宽光谱测量领域对理论吸收光谱计算的需求,本研究利用Python语言以逐线计算为基础,结合线型函数的简化、线翼截止准则和谱线数据库的优化,建立了基于高温分子吸收参数数据库(High... 为解决高温环境下分子吸收光谱精确计算的时间复杂性,满足宽光谱测量领域对理论吸收光谱计算的需求,本研究利用Python语言以逐线计算为基础,结合线型函数的简化、线翼截止准则和谱线数据库的优化,建立了基于高温分子吸收参数数据库(High-Temperature molecular spectroscopic absorption parameters data-base,HITEMP)的分子吸收光谱精确快速计算模型。以Hartmann-Tran线型函数作为吸收光谱标准线型编写部分相关二次速度依赖硬碰撞函数(partially-Correlated quadratic-Speed-Dependent Hard-Collision Profile,pCqSDHC),结合复概率函数(Complex Probability Function,CPF)简化模型实现了线型函数的精确快速计算,相较于理论计算模型计算速度提高了20倍。按照光谱计算残差在10-5量级确定了固定波数截断结合谱线半宽等倍数截断的线翼截止准则。以阈值线强度10-25 cm^(-1)/(mol∙cm^(-2))为标准筛选了每100 K温度梯度时的光谱数据,整合得到优化数据库。在6500~8000 cm^(-1)范围内对水分子的吸收光谱进行计算,并与“SpectraPlot.com”分子气体集成光谱建模网站仿真结果对比,逐线模型的计算误差在10^(-7)量级,优化模型的计算误差在10-5量级,计算速度平均提升25倍。该模型满足吸收光谱测量中对于理论吸收光谱的高效准确计算,为复杂环境中基于宽调谐、超连续激光吸收光谱的测量研究提供了理论模型基础。 展开更多
关键词 吸收光谱 hitemp数据库 线型函数 线翼截止
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利用HITEMP2010的Malkmus窄谱带模型参数库构建研究 被引量:2
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作者 陈世国 陈立海 +2 位作者 莫冬腊 史径丞 梅飞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期2327-2333,共7页
为精确求解发动机高温燃气红外辐射特性,需要调用描述气体辐射传输特性的谱带参数如光谱吸收系数或光谱透过率,而谱带参数随气体温度、波数变化而变化。首先采用逐线计算方法,比较分析了气体分子谱线参数HITRAN2008和其高温扩展版本HITE... 为精确求解发动机高温燃气红外辐射特性,需要调用描述气体辐射传输特性的谱带参数如光谱吸收系数或光谱透过率,而谱带参数随气体温度、波数变化而变化。首先采用逐线计算方法,比较分析了气体分子谱线参数HITRAN2008和其高温扩展版本HITEMP2010的适用范围;其次,针对逐线计算复杂且效率低的问题,提出了一种基于Malkmus统计窄谱带模型的谱带参数库构建方法并开发了计算程序,在此基础上,分别计算了CO2、H2O的均匀路径单组分光谱特性、非均匀路径单组分光谱特性,还计算了CO2、H2O、N2组合的非均匀路径多组分光谱特性。研究表明:计算结果和试验数据吻合较好,说明所提出的基于HITEMP2010的Malkmus统计窄谱带模型适用于高温燃气辐射传输特性计算。 展开更多
关键词 红外辐射特性 谱带模型参数 光谱数据库 Malkmus统计窄谱带模型 hitemp2010
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一种新的CO_2高温辐射特性窄谱带模型参数计算方法 被引量:10
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作者 董士奎 余其铮 +1 位作者 刘林华 谈和平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第S1期177-180,共4页
本文以美国空军地球物理实验室最新的高分辨率高温燃气光谱数据库HITEMP(序列号:3153)为基础,在300~ 3000 K的温度范围内,计算了二氧化碳的谱带模型参数 κ,β,得到了比 1973年 NASA发布的数据更新... 本文以美国空军地球物理实验室最新的高分辨率高温燃气光谱数据库HITEMP(序列号:3153)为基础,在300~ 3000 K的温度范围内,计算了二氧化碳的谱带模型参数 κ,β,得到了比 1973年 NASA发布的数据更新、更详细的数据。同时以本文的模型参数为基础,采用统计谱带模型计算了各个谱带各种光学路径下的发射率、穿透率,其结果与实验、逐线计算值(Line-by-Line)符合很好。 展开更多
关键词 CO2高温辐射 谱带模型参数 hitemp数据库
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TDLAS燃烧气体温度测量吸收谱线对的选择 被引量:6
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作者 刘国耀 沈德明 +3 位作者 陈俊杰 赖小明 芮正新 卢荣军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1034-1039,共6页
高温气体的温度场测量,一直以来是一项重大科研课题,而利用可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)测量燃烧气体温度的基础是吸收谱线对的选择。本文首先系统地给出吸收分子及其谱线对的选择标准,而后重点对HITEMP数据库中1547.72 nm附近的... 高温气体的温度场测量,一直以来是一项重大科研课题,而利用可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)测量燃烧气体温度的基础是吸收谱线对的选择。本文首先系统地给出吸收分子及其谱线对的选择标准,而后重点对HITEMP数据库中1547.72 nm附近的水分子吸收谱线进行研究与筛选,通过仿真分析验证了谱线对6460.595 cm-1和6461.271 cm-1适合用于TDLAS高温气体温度测量系统,最后通过搭建的实验设备验证了这一对吸收谱线对很适合用作氢气或碳氢化合物做燃料的高温气体的温度测量,对TDLAS温度场测量系统的设计具有参考意义。 展开更多
关键词 激光光谱学 吸收谱线对选择 TDLAS 温度测量 hitemp数据库
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气体高温辐射特性窄谱带模型参数库构建 被引量:1
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作者 蔡红华 聂万胜 +2 位作者 吴睿 苏凌宇 侯志勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期78-85,共8页
不同推进剂火箭发动机尾焰中主要辐射气体组分不同,采用谱带模型法精确快速求解不同推进剂火箭发动机尾焰红外辐射特性,需要构建描述气体辐射特性的谱带参数数据库。提出了一种谱带参数库构建方法并开发了计算程序,以HITEMP2010数据库... 不同推进剂火箭发动机尾焰中主要辐射气体组分不同,采用谱带模型法精确快速求解不同推进剂火箭发动机尾焰红外辐射特性,需要构建描述气体辐射特性的谱带参数数据库。提出了一种谱带参数库构建方法并开发了计算程序,以HITEMP2010数据库为基础构建了波数间隔5 cm-1、温度间隔100 K的CO_2和H_2O谱带模型参数库,通过与实验测量对比吸收系数分布特性、与逐线计算法对比透过率分布特性验证了所提出模型和开发程序的准确性;在此基础上,分别以HITEMP2010和HITRAN2012数据库为基础构建了辐射气体CO、OH、NO和NO_2的谱带模型参数数据库,并结合逐线计算法对比分析了不同温度下、不同光学行程下透过率分布特性。 展开更多
关键词 红外辐射特性 谱带模型参数 光谱数据库 hitemp2010 HITRAN2012
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一种气体吸收的逐线计算模型及其实验验证 被引量:11
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作者 梅飞 江勇 +1 位作者 陈世国 方浩百 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期306-313,共8页
建立一种高分辨率的气体吸收光谱的逐线计算模型,分子谱线参数数据库采用了最新的低温库HITRAN2008和高温库HITEMP2010,能根据温度条件自动选择合适的谱带参数库,并可同时满足高温和常温气体辐射计算。计算波数采用等间隔取样,取样间隔... 建立一种高分辨率的气体吸收光谱的逐线计算模型,分子谱线参数数据库采用了最新的低温库HITRAN2008和高温库HITEMP2010,能根据温度条件自动选择合适的谱带参数库,并可同时满足高温和常温气体辐射计算。计算波数采用等间隔取样,取样间隔大小以能分辨出典型分子谱线为条件确定。线翼截断采取等波数截断,总内配分函数由Gamache拟合三次多项式计算。谱线线型根据气体温度和压力来选择,最后,利用该模型计算了压力为1atm,不同温度、浓度和路径长度下CO2在4.3μm和2.7μm的透射率。考虑FTIR仪器增宽,将逐线计算结果降为窄带透射率,与中分辨率的试验结果对比均吻合,并能在较宽的温度范围内保证精度。 展开更多
关键词 气体光谱 逐线模型 HITRAN08 hitemp2010
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高温条件下一氧化氮红外辐射物性参数的计算 被引量:1
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作者 周金伟 李吉成 +2 位作者 石志广 陈小天 卢晓卫 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期329-335,共7页
一氧化氮(NO)对高超声速飞行器本体和流场红外辐射传输有重要影响,而目前HITEMP数据库只能计算70K^3000K温度范围内的谱线参数,同时现有的高温条件下NO配分函数算法一般运算量大、且较少考虑电子基态双重分裂的影响,因此获取更为高效精... 一氧化氮(NO)对高超声速飞行器本体和流场红外辐射传输有重要影响,而目前HITEMP数据库只能计算70K^3000K温度范围内的谱线参数,同时现有的高温条件下NO配分函数算法一般运算量大、且较少考虑电子基态双重分裂的影响,因此获取更为高效精准的NO辐射参数非常重要。根据乘积近似模型将NO配分函数分解成电子、振动、转动等配分函数,且在计算电子配分函数时考虑了NO电子基态中2个自旋分量的作用,以提高算法的准确性;对于3000K^8000K温度范围内,对振转配分函数乘积进行修正。实验结果表明,在70K^3000K温度范围内,本配分函数与HITEMP数据库的配分函数几乎完全相同,最大误差不超过0.3%,但该算法还可用于计算非平衡态下配分函数;在3000K^8000K温度范围内,该方法取得了与现有的基于求和运算的配分函数计算方法以及实验相近的结果。 展开更多
关键词 光谱学 红外辐射 一氧化氮 吸收系数 hitemp数据库 配分函数
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Calculations of narrow-band transimissities and the Planck mean absorption coefficients of real gases using line-by-line and statistical narrow-band models
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作者 Huaqiang CHU Mingyan GU +1 位作者 Huaichun ZHOU Fengshan LIU 《Frontiers in Energy》 SCIE CSCD 2014年第1期41-48,共8页
Narrow-band transmissivities in the spectral range of 150 to 9300 cml and at a uniform resolution of 25 cm-1 were calculated using the statistical narrow-band (SNB) model with the band parameters of Soufiani and Tai... Narrow-band transmissivities in the spectral range of 150 to 9300 cml and at a uniform resolution of 25 cm-1 were calculated using the statistical narrow-band (SNB) model with the band parameters of Soufiani and Taine, the more recent parameters of Andr6 and Vaillon, and the line-by-line (LBL) method along with the HITEMP-2010 spectroscopic database. Calculations of narrow-band transmissivity were conducted for gas columns of different lengths and containing different isothermal and non-isothermal CO2-H20-N2 mixtures at 1 atm. Narrow-band transmissivities calculated by the SNB model are in large relative error at many bands. The more recent SNB model parameters of Andr6 and Vaillon are more accurate than the earlier parameters of Soufiani and Taine. The Planck mean absorption coefficients of CO2, H20, CO, and CH4 in the temperature range of 300 to 2500K were calculated using the LBL method and different versions of the high resolution transmission (HITRAN) and high-temperature spectroscopic absorption parameters (HITEMP) spectroscopic databases. The SNB model was also used to calculate the Planck mean absorption coefficients of these four radiating gases. The LBL results of the Planck mean absorption coefficient were compared with the classical results of Tien and those from the SNB model. 展开更多
关键词 transimissity hitemp HITRAN Planckmean absorption coefficients
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