Методами кинетической теории исследуются релаксационные процессы в потоках углекислого газа с учетом различных механизмов колебательной релаксации. Разработаны модели разной степени детализации. Предложен алгоритм расчета времени колебательной релаксации в многоатомных молекулах. Показано, что разделение вращательных и колебательных мод приводит к существенно завышенным значениям коэффициента объемной вязкости. Исследована структура ударной волны в CO2. Показано, что обоснованный выбор модели значительно расширяет область применимости континуального подхода для моделирования неравновесных течений.