CN114910120A - 一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，属于仪表自动化技术领域。本方法分别构建了测定系统、数据采集系统、真实气体数据处理系统，对气流的总温、总压和静压等当地参数进行同步测量，进入真实气体数据处理系统，完成亚音速气流、跨音速气流、超音速气流等多种类型的高速气流，在接触测量过程中不可避免地产生脱体激波或斜激波其波后区气流考虑真实气体效应影响下流动参数及热力参数的实时、准确求解，能很好地解决真实气体及混合物在高速流动过程中难以准确测量静温、速度等参数的难题。本实现方法具有响应时间较短、精度高等优点，适用于真实气体及混合物在高速流动下热力及流动参数的测量场合。

Description

一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法

技术领域

本发明涉及仪表自动化技术领域，具体为一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法。

背景技术

目前，无论是在能源动力、石油化工、还是航空航天等领域中，对于真实气体及混合物在高速流动过程中热力参数及流动参数的测量仍是一个难点，无法实时、准确地得到气流的速度、静温等各种参数。

实现真实气体及混合物的高速测量，要考虑高速气流的可压缩性问题。由于气流的可压缩性，气流的密度会随着气流速度的变化而变化，当气体的马赫数Ma>0.3后，其对热力参数和流动参数求解的影响不可忽略，密度难以直接测量，但由气体热力学关系可知，气体密度的变化将引起温度的变化，因此以温度的变化计算对应的密度变化，来修正可压缩性对高速气体流动参数计算的影响，实现真实气体及混合物在高速流动过程中热力参数及流动参数的测定。因此，在实际的测量中，必须考虑高速气流可压缩性引起的偏差。

高速气流的静温是计算气流其它热力参数和流动参数的重要参数，在实际测量中，气流的静温通常难以获取，通过接触式测温得到的是气流的总温，而且由于存在气流传热以及气流滞止不完全等问题，温度传感器测量得到的有效温度往往小于总温，如何尽可能地使气流滞止，减小总温测量误差，也是目前接触式温度测量中的一个难题。

接触测量过程中，还必须考虑激波的影响。当高速气流在压力探针前端产生一道脱体激波或斜激波后，此时测量的结果不是激波前气流的实际参数，而是激波后的参数，同时必须考虑真实气体效应的影响。在石油化工和航空航天等领域，现有的对高速理想气体流动问题的处理方法不能用于处理真实气体及混合物的高速流动问题，目前仍缺乏适合处理任意真实气体及混合物高速流动问题的求解方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，该方法包括以下步骤：

S1、构建测定系统，对任意真实气体及混合物在多种流动工况下的高速气流的总温、总压、静压参数进行同步测量；

S2、构建数据采集系统，对步骤S1中获得的参数数据进行采集、存储和传输；

S3、构建真实气体数据处理系统，对真实气体在高速流动状态下其热力参数及流动参数进行求解，并即时输出结果；

所述高速气流包括真实气体及混合物在流动过程中马赫数Ma＞0.3；

所述测定系统与所述数据采集系统相连接；所述数据采集系统与所述真实气体数据处理系统相连接。

根据上述技术方案，所述测定系统包括测量腔、孔径可调机构(如虹膜光圈机构)、进气格栅、温度探头、压力探针；

所述测量腔头部设有进气孔和孔径可调机构，所述孔径可调机构安装在所述进气孔处，通过调节所述孔径可调机构调整孔径大小，改变进气量，所述测量腔尾部设有出气孔，所述进气格栅安装在所述测量腔内部，所述温度探头和压力探针安装在所述测量腔内部。

根据上述技术方案，所述进气孔设置在与测量腔轴线夹角15°至90°之间的位置；

气流从所述进气孔进入，通过所述进气格栅后马赫数Ma＜0.3，所述温度探头和压力探针测量获得气流的总温和总压，从所述出气孔流出。

根据上述技术方案，所述真实气体数据处理系统包括真实气体气动函数模块和真实气体热力性质数据库调用模块，所述真实气体气动函数模块用于实现热力参数及流动参数的求解，所述真实气体热力性质数据库调用模块用于接入商业化的物性数据库程序接口，获取真实气体的热力学参数。

根据上述技术方案，设置真实气体及混合物的组分i的摩尔分数为y_i，获取气流总温T_t，总压P_t，静压P_s，设置真实气体状态方程；

利用所述真实气体热力性质库调用模块接入真实气体热力性质库程序接口，获取真实气体的临界温度T_c、临界压力P_c、偏心因子w。

根据上述技术方案，对任意真实气体及混合物在高速流动过程中在所述测量腔前端产生脱体激波或斜激波的工况时：

设置真实气体及混合物的组分i的摩尔分数为y_i，获取气流总温T_t，总压P_t，静压P_s，激波前的参数以下标1表示，激波后的参数以下标2表示，利用压力探针测量出激波后的总压P_t2、利用温度探头测量出激波后的总温T_t2，利用静压传感器分别测量出激波前的静压P_s1和激波后的静压P_s2，根据公式获取：总静压比P_ts、总静温比T_ts、激波前后的静压比P₂₁、激波前后的静温比T₂₁；

其中，T_s2为激波后气流的静温，T_s1为激波前气流的静温，均利用热力学函数关系进行获取；

根据由激波后气流的总焓h_t2、激波后气流的总温T_t2、激波后气流的总压P_t2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t2＝h_t2(P_t2，T_t2，y_i)计算激波后气流的总焓h_t2；

根据由激波后气流的熵s₂、激波后气流的总温T_t2、激波后气流的总压P_t2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系s₂＝s₂(P_t2，T_t2，y_i)计算激波后气流的熵s₂；

根据由激波后气流的静温T_s2、激波后气流的静压P_s2、激波后气流的熵s₂和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系T_s2＝T_s2(P_s2，s₂，y_i)计算激波后气流的静温T_s2；

根据真实气体状态方程，以激波后气流的静温T_s2和激波后气流的静压P_s2为独立变量迭代求解激波后气流的压缩因子Z₂、激波后气流的比容v₂；

以激波后气流的静温T_s2、激波后气流的比容v₂为独立变量，求解激波后气流的定压比热容c_p2和激波后气流的定容比热容c_v2、以及激波后气流的p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i2；

所述k_i2包括激波后气流的p-v关系等熵指数k_p-v2、激波后气流的p-T关系等熵指数k_p-T2、激波后气流的T-v关系等熵指数k_T-v2；

根据由激波后气流的总静压比P_ts2、激波后气流的马赫数Ma₂、激波后气流的等熵指数k_p-v2、摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P_ts2＝P_ts2(Ma₂，k_p-v2，y_i)计算激波后气流的马赫数Ma₂；

根据由激波前后的静压比P₂₁、激波前气流的马赫数Ma₁、激波后气流的等熵指数k_p-v2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P₂₁＝P₂₁(Ma₁，k_p-v2，y_i)求解激波前气流的马赫数Ma₁；

根据由激波前后的静温比T₂₁、激波前气流的马赫数Ma₁、激波后气流的等熵指数k_p-v2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系T₂₁＝T₂₁(Ma₁，k_p-v2，y_i)求解激波前后的静温比T₂₁，根据激波后气流的静温T_s2进一步求取激波前气流的静温T_s1，计算激波前气流的当地音速c₁、速度u₁；

以激波前气流的静压P_s1、激波前气流的静温T_s1、摩尔分数y_i为独立变量，计算得出激波前气流的压缩因子Z₁、激波前气流的比容v₁、激波前气流的p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i1；

所述k_i1包括激波前气流的p-v关系等熵指数k_p-v1、激波前气流的p-T关系等熵指数k_p-T1、激波前气流的T-v关系等熵指数k_T-v1；

根据由激波前气流的总静压比P_ts1、激波前气流的马赫数Ma₁、激波前气流的等熵指数k_p-v1、摩尔分数y_i所确定的热力学函数关系P_ts1＝P_ts1(Ma₁，k_p-v1，y_i)计算激波前气流的总静压比P_ts1，根据激波前气流的静压P_s1进一步求取激波前气流的总压P_t1；

根据由激波前气流的总静温比T_ts1、激波前气流的马赫数Ma₁、激波前气流的等熵指数k_p-v1和k_T-v1、摩尔分数y_i确定的热力学关系T_ts1＝T_ts1(Ma₁，k_p-v1，k_T-v1，y_i)计算激波前气流的总静温比T_ts1，根据激波前气流的静温T_s1进一步求取激波前气流的总温T_t1；

根据由激波前气流的总焓h_t1、激波前气流的总温T_t1、激波前气流的总压p_t1和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t1＝h_t1(T_r1，p_t1，y_i)求解激波前气流的总焓h_t1。

根据上述技术方案，根据真实气体激波前后的总焓守恒，即满足h_t1＝h_t2，因此对h_t1与h_t2之间的误差加以判断：

设置误差阈值，若误差超出误差阈值，对所述测定系统中所述测量腔的放置方位、所述孔径可调机构开口大小进行校正，对所述数据采集系统中涉及的各传感器的精度、示数进行校准，重新读取测量参数，重新求解；若误差低于误差阈值，利用数据处理系统输出真实气体及混合物的各热力参数及流动参数。

根据上述技术方案，对任意真实气体及混合物在流动过程中马赫数Ma＞0.3但未形成激波的工况时：

根据由总焓h_t、总温T_t、总压P_t和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t＝h_t(T_t，P_t，y_i)计算气流的总焓h_t；

根据由熵s、总温T_t、总压P_t和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系s＝s(T_t，P_t，y_i)计算气流的熵s；

根据由静温T_s、静压P_s和熵s所确定的热力学函数关系T_s＝T_s(P_s，s)计算气流的静温T_s；

根据真实气体状态方程，以静温T_s和静压P_s为独立变量迭代求解真实气体的压缩因子Z、比容v，然后以静温T_s、比容v为独立变量，求解比定压热容c_p和比定容热容c_v，以及p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i；

所述k_i包括p-v关系等熵指数k_p-v、p-T关系等熵指数k_p-T、T-v关系等熵指数k_T-v；

根据由总静压比P_ts、p-v关系等熵指数k_p-v、气流的马赫数Ma和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P_ts＝P_ts(k_p-v，M_a，y_i)计算气流的马赫数Ma，并计算气流的当地音速c和速度u；

所述总静压比P_ts根据以下公式获取：

利用数据处理系统输出求解得到的真实气体及混合物的热力参数及流动参数。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

这种考虑了真实气体效应的高速气流热力参数及流动参数的实现方法，解决了任意真实气体及混合物在高速流动过程中难以准确测量静温、速度等热力参数及流动参数的难题；

相比于现有的技术手段，本发明提供了解决真实气体高速流动过程中真实气体效应、高速气流可压缩性和激波等问题的方法，实现了实时、准确地获取任意真实气体及混合物的高速气流热力参数及流动参数，测定结果精度高；

本发明可针对任意真实气体及混合物在高速流动过程中的热力参数及流动参数进行测定，适用于亚音速、超音速、包括跨音速以及形成激波的高速气流等多种类型的流动工况，应用范围广泛。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法的实现过程示意图；

图2是本发明一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法的实施例中测量腔的结构示意图；

图3是本发明一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法的测量腔内部A-A的向剖视图；

图中，1、测定系统；2、数据采集系统；3、真实气体数据处理系统；4、测量腔；5、进气口；6、孔径可调机构；7、进气格栅；8、温度探头；9、压力探针；10、出气口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，在本实施例中：

对制冷工质R134a高速气流热力参数及流动参数测定：

分别构建测定系统1、数据采集系统2、真实气体数据处理系统3；

对制冷剂R134a在高速流动工况下气流的总温、总压和静压数据等当地参数进行同步测量，由数据采集系统2完成数据采集、存储和传输，进入真实气体数据处理系统3，实现工质在高速流动状态下其热力参数及流动参数的求解，并即时输出结果。

本实施例提供了所述测定系统1，包括测量腔4、孔径可调机构6、进气格栅7、温度探头8、压力探针9，所述温度探头8优选地采用Pt100热电阻温度传感器，量程为-50℃至250℃，精度为0.2℃；所述压力探针9优选地采用五孔探针；测量腔4头部设有进气孔5，优选地在30°和60°位置各设置一个，孔径可调机构6安装于进气孔5处，可以实现孔径的改变，从而改变进气量，测量腔4尾部设有直径为5mm的出气孔10，气流从进气孔5进入从出气孔10流出，加快换热速率，确保温度探头8更快地测量出气流的总温。进气格栅7安装固定在测量腔4内部，气流通过进气格栅7后马赫数Ma＜0.3，此时温度探头8和压力探针9采集气流的总温和总压。

对于真实气体及混合物在高速流动过程中在所述测量腔前端产生脱体激波或斜激波的工况下，实验测出R134a高速气流激波后气流的总温T_t2＝70.0℃，激波后气流的总压P_t2＝0.53MPa(表压)，激波后气流的静压P_s2＝0.43MPa(表压)，激波前气流的静压P_s1＝0.03MPa(表压)，大气压为0.1013MPa；

设定工质为R134a摩尔分数y_i＝1.0，优选地使用Peng-Robinson方程：

f(T)＝[1+r(1-T_r ^0.5)]²

r＝0.37464+1.54226ω-0.26992ω²

由真实气体热力性质库调用模块接入物性数据库接口，读取真实气体热力性质，获取临界温度T_c＝101.06℃、临界压力P_c＝4.06MPa(绝压)、偏心因子w＝0.327kJ/(kg·K)；

根据测量得到的激波后气流的总温T_t2和总压P_t2，按Peng-Robinson方程迭代求解该滞止状态下的压缩因子和比容，以25℃，0.1MPa(绝压)为参考态，计算得到激波后气流的总焓h_t2＝457.50kJ/kg；

激波后气流的熵s₂＝1.88kJ/(kg·K)；

由激波后气流的静压P_s2和熵s₂，根据热力学函数关系T_s2＝T_s2(P_s2，s₂，y_i)确定出激波后气流的静温T_s2＝63.99℃；

以静温T_s2和静压P_s2为独立变量，按Peng-Robinson方程迭代求解该一般态下的压缩因子z₂＝0.929、比容v₂＝0.048m³/kg，进而确定出定压比热容c_p2＝0.96kJ/(kg·K)、定容比热容c_v2＝0.85kJ/(kg·K)；

对于p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i，基于Peng-Robinson方程求解：

确定出k_p-v2＝1.054、k_p-T2＝1.095、k_T-v2＝1.091；

根据由激波后气流的总静压比P_ts2、激波后气流的马赫数Ma₂、激波后气流的等熵指数k_p-v2、摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P_ts2＝P_ts2(Ma₂，k_p-v2，y_i)计算激波后气流的马赫数Ma₂＝0.57；

根据由激波前后的静压比P₂₁、激波前气流的马赫数Ma₁、激波后气流的等熵指数k_p-v2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P₂₁＝P₂₁(Ma₁，k_p-v2，y_i)求解激波前气流的马赫数Ma₁＝1.99；

根据由激波前后的静温比T₂₁、激波前气流的马赫数Ma₁、激波后气流的等熵指数k_p-v2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系T₂₁＝T₂₁(Ma₁，k_p-v2，y_i)求解激波前后的静温比T₂₁，根据激波后气流的静温T_s2进一步求取激波前气流的静温T_s1＝54.87℃；

计算激波前气流的当地音速c₁＝168.21m/s、速度u₁＝335.09m/s；

以激波前气流的静压P_s1、激波前气流的静温T_s1、摩尔分数y_i为独立变量，计算得出激波前气流的压缩因子Z₁＝0.981、激波前气流的比容v₁＝0.200m³/kg、激波前气流的p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i1；

所述k_i1包括激波前气流的p-v关系等熵指数k_p-v1＝1.090、激波前气流的p-T关系等熵指数k_p-T1＝1.103、激波前气流的T-v关系等熵指数k_T-v1＝1.102；

根据由激波前气流的总静压比P_ts1、激波前气流的马赫数Ma₁、激波前气流的等熵指数k_p-v1、摩尔分数y_i所确定的热力学函数关系P_ts1＝P_ts1(Ma₁，k_p-v1，y_i)计算激波前气流的总静压比P_ts1，根据激波前气流的静压P_s1计算获得总压P_t1＝0.95MPa(绝压)；

根据由激波前气流的总静温比T_ts1、激波前气流的马赫数Ma₁、激波前气流的等熵指数k_p-v1和k_T-v1、摩尔分数y_i确定的热力学关系T_ts1＝T_ts1(Ma₁，k_p-v1，k_T-v1，y_i)计算激波前气流的总静温比T_ts1，根据激波前气流的静温T_s1进一步求取激波前气流的总温T_t1＝66.03℃；

根据由激波前气流的总焓h_t1、激波前气流的总温T_t1、激波前气流的总压p_t1和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t1＝h_t1(T_t1，P_t1，y_i)求解激波前气流的总焓h_t1＝460.61kJ/kg；

设置误差阈值为5％；

判断激波前后总焓误差：

误差小于允许值，利用数据采集系统2输出制冷工质R134a高速气流热力参数及流动参数：

激波前气流的静温T_s1＝54.87℃

激波前气流的总温T_t1＝66.03℃

激波前气流的总压P_t1＝0.95MPa(绝压)

激波前气流的静压P_s1＝0.13MPa(绝压)

激波前气流的马赫数Ma₁＝1.99

激波前气流的当地音速c₁＝168.21m/s

激波前气流的当地速度u₁＝335.09m/s

激波前气流的总焓h_t1＝460.61kJ/kg

激波后气流的静温T_s2＝63.99℃

激波后气流的总温T_t2＝70.0℃

激波后气流的总压P_t2＝0.63MPa(绝压)

激波后气流的静压P_s2＝0.53MPa(绝压)

激波后气流的马赫数Ma₂＝0.57

激波后气流的总焓h_t2＝457.50kJ/kg。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、构建测定系统(1)，对任意真实气体及混合物在多种流动工况下的高速气流的总温、总压、静压参数进行同步测量；

S2、构建数据采集系统(2)，对步骤S1中获得的参数数据进行采集、存储和传输；

S3、构建真实气体数据处理系统(3)，对真实气体在高速流动状态下其热力参数及流动参数进行求解，并即时输出结果；

所述高速气流包括真实气体及混合物在流动过程中马赫数Ma＞0.3；

所述测定系统(1)与所述数据采集系统(2)相连接；所述数据采集系统(2)与所述真实气体数据处理系统(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：所述测定系统(1)包括测量腔(4)、孔径可调机构(6)、进气格栅(7)、温度探头(8)、压力探针(9)；

所述测量腔(4)头部设有进气孔(5)和孔径可调机构(6)，所述孔径可调机构(6)安装在所述进气孔(5)处，所述测量腔(4)尾部设有出气孔(10)，所述进气格栅(7)安装在所述测量腔(4)内部，所述温度探头(8)和压力探针(9)安装在所述测量腔(4)内部。

3.根据权利要求2所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：所述进气孔(5)设置在与测量腔(4)轴线夹角15°至90°之间的位置；

气流从所述进气孔(5)进入，通过所述进气格栅(7)后马赫数Ma＜0.3，所述温度探头(8)和压力探针(9)测量获得气流的总温和总压，从所述出气孔(10)流出。

4.根据权利要求3所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：所述真实气体数据处理系统(3)包括真实气体气动函数模块和真实气体热力性质数据库调用模块，所述真实气体气动函数模块用于实现热力参数及流动参数的求解，所述真实气体热力性质数据库调用模块用于接入商业化的物性数据库程序接口，获取真实气体的热力学参数。

5.根据权利要求4所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：设置真实气体及混合物的组分i的摩尔分数为y_i，获取气流总温T_t，总压P_t，静压P_s，设置真实气体状态方程；

利用所述真实气体热力性质库调用模块接入真实气体热力性质库程序接口，获取真实气体的临界温度T_c、临界压力P_c、偏心因子w。

6.根据权利要求5所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：

对任意真实气体及混合物在高速流动过程中在所述测量腔(4)前端产生脱体激波或斜激波的工况时：

设置真实气体及混合物的组分i的摩尔分数为y_i，获取气流总温T_t，总压P_t，静压P_s，激波前的参数以下标1表示，激波后的参数以下标2表示，利用压力探针(9)测量出激波后的总压P_t2、利用温度探头(8)测量出激波后的总温T_t2，利用静压传感器分别测量出激波前的静压P_s1和激波后的静压P_s2，根据公式获取：总静压比P_ts、总静温比T_ts、激波前后的静压比P₂₁、激波前后的静温比T₂₁；

其中，T_s2为激波后气流的静温，T_s1为激波前气流的静温，T_s为气流的静温，均利用热力学函数关系进行获取；

根据由激波后气流的总焓h_t2、激波后气流的总温T_t2、激波后气流的总压P_t2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t2＝h_t2(P_t2，T_t2，y_i)计算激波后气流的总焓h_t2；

根据由激波后气流的熵s₂、激波后气流的总温T_t2、激波后气流的总压P_t2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系s₂＝s₂(P_t2，T_t2，y_i)计算激波后气流的熵s₂；

根据由激波后气流的静温T_s2、激波后气流的静压P_s2、激波后气流的熵s₂和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系T_s2＝T_s2(P_s2，s₂，y_i)计算激波后气流的静温T_s2；

根据真实气体状态方程，以激波后气流的静温T_s2和激波后气流的静压P_s2为独立变量迭代求解激波后气流的压缩因子Z₂、激波后气流的比容v₂；

以激波后气流的静温T_s2、激波后气流的比容v₂为独立变量，求解激波后气流的定压比热容c_p2和激波后气流的定容比热容c_v2、以及激波后气流的p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i2；

所述k_i2包括激波后气流的p-v关系等熵指数k_p-v2、激波后气流的p-T关系等熵指数k_p-T2、激波后气流的T-v关系等熵指数k_T-v2；

根据由激波后气流的总静压比P_ts2、激波后气流的马赫数Ma₂、激波后气流的等熵指数k_p-v2、摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P_ts2＝P_ts2(Ma₂，k_p-v2，y_i)计算激波后气流的马赫数Ma₂；

根据由激波前后的静压比P₂₁、激波前气流的马赫数Ma₁、激波后气流的等熵指数k_p-v2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P₂₁＝P₂₁(Ma₁，k_p-v2，y_i)求解激波前气流的马赫数Ma₁；

根据由激波前后的静温比T₂₁、激波前气流的马赫数Ma₁、激波后气流的等熵指数k_p-v2和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系T₂₁＝T₂₁(Ma₁，k_p-v2，y_i)求解激波前后的静温比T₂₁，根据激波后气流的静温T_s2进一步求取激波前气流的静温T_s1，计算激波前气流的当地音速c₁、速度u₁；

以激波前气流的静压P_s1、激波前气流的静温T_s1、摩尔分数y_i为独立变量，计算得出激波前气流的压缩因子Z₁、激波前气流的比容v₁、激波前气流的p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i1；

所述k_i1包括激波前气流的p-v关系等熵指数k_p-v1、激波前气流的p-T关系等熵指数k_p-T1、激波前气流的T-v关系等熵指数k_T-v1；

根据由激波前气流的总静压比P_ts1、激波前气流的马赫数Ma₁、激波前气流的等熵指数k_p-v1、摩尔分数y_i所确定的热力学函数关系P_ts1＝P_ts1(Ma₁，k_p-v1，y_i)计算激波前气流的总静压比P_ts1，根据激波前气流的静压P_s1进一步求取激波前气流的总压P_t1；

根据由激波前气流的总静温比T_ts1、激波前气流的马赫数Ma₁、激波前气流的等熵指数k_p-v1和k_T-v1、摩尔分数y_i确定的热力学关系T_ts1＝T_ts1(Ma₁，k_p-v1，k_T-v1，y_i)计算激波前气流的总静温比T_ts1，根据激波前气流的静温T_s1进一步求取激波前气流的总温T_t1；

根据由激波前气流的总焓h_t1、激波前气流的总温T_t1、激波前气流的总压p_t1和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t1＝h_t1(T_t1，p_t1，y_i)求解激波前气流的总焓h_t1。

7.根据权利要求6所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：

根据真实气体激波前后的总焓守恒，即满足h_t1＝h_t2，因此对h_t1与h_t2之间的误差加以判断：

设置误差阈值，若误差超出误差阈值，对所述测定系统(1)中所述测量腔(4)的放置方位、所述孔径可调机构(6)开口大小进行校正，对所述数据采集系统(2)中涉及的各传感器的精度、示数进行校准，重新读取测量参数，重新求解；若误差低于误差阈值，利用数据处理系统(2)输出真实气体及混合物的各热力参数及流动参数。

8.根据权利要求5所述的一种高速气流热力参数及流动参数测定的实现方法，其特征在于：

对任意真实气体及混合物在流动过程中马赫数Ma＞0.3但未形成激波的工况时：

根据由总焓h_t、总温T_t、总压P_t和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系h_t＝h_t(T_t，P_t，y_i)计算气流的总焓h_t；

根据由熵s、总温T_t、总压P_t和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系s＝s(T_t，P_t，y_i)计算气流的熵s；

根据由静温T_s、静压P_s和熵s所确定的热力学函数关系T_s＝T_s(P_s，s)计算气流的静温T_s；

根据真实气体状态方程，以静温T_s和静压P_s为独立变量迭代求解真实气体的压缩因子Z、比容v，然后以静温T_s、比容v为独立变量，求解定压比热容c_p和定容比热容c_v，以及p-v-T等熵关系中的等熵指数k_i；

所述k_i包括p-v关系等熵指数k_p-v、p-T关系等熵指数k_p-T、T-v关系等熵指数k_T-v；

根据由总静压比P_ts、p-v关系等熵指数k_p-v、气流的马赫数Ma和摩尔分数y_i确定的热力学函数关系P_ts＝P_ts(k_p-v，Ma，y_i)计算气流的马赫数Ma，并计算气流的当地音速c和速度u；

所述总静压比P_ts根据以下公式获取：

利用数据处理系统(2)输出求解得到的真实气体及混合物的热力参数及流动参数。

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