题目：喷雾冷却系统的控制与仿真

随着电子科学技术的发展，电子元器件小型化、集成化程度越来越高，其发热功率、功率密度变的越来越大，传统的散热方法已不能满足其散热要求。喷雾冷却具有很强散热能力，是解决这类散热问题的有效方法。但是，如果喷雾冷却系统对工作在高速开关状态的大功率开关器件换热时，换热工况很难维持、系统不能稳定有效的工作，本文试图寻找一种可以改善其换热性能的行之有效的方法。
本文首先简要讨论、分析了喷雾冷却技术的换热机理和影响其换热性能的主要因素，接着介绍了喷雾冷却典型系统结构、系统工作流程及其控制策略，为喷雾冷却系统控制实验研究奠定了理论基础。
为了检验该喷雾冷却系统的换热性能并给系统加载热流，设计了由工作在高速开关状态的IGBT充当发热部件的IGBT式模拟热源，并由喷雾冷却系统对其换热。针对该模拟热源的喷雾冷却系统，建立了受控对象的数学模型并进行了仿真分析。接着由多组开环试验建立了喷雾流量与IGBT加热芯片结温之间的对应关系，并以此为基础进行了传统增量式PID 控制实验。最后，为了检验系统的抗干扰能力，将热源加载的热流阶跃10W，并加载传统增量式PID控制策略和自适应模糊PID控制策略进行控制实验研究。结果表明通过控制手段喷雾冷却系统可以稳定可靠的工作，而且对于本喷雾冷却系统自适应模糊PID控制策略比传统的增量式PID控制策略更为适合。
本文的研究工作对喷雾冷却和工作在极不利条件下的电子器件的散热问题具有重要的意义。