随着我国航天、航空事业的发展，合金金属热处理的重要性日益凸显。在淬火工艺方面，传统的油淬、水淬等方法具有冷却不均匀、局部冷速不可控、有较大残余应力等缺陷，而气体冲击射流换热借助自身的诸多优点提供了一种有效的淬火方式。为了保证工件冷却过程对金相组织控制的要求，同时又要避免温度场控制不精确导致工件报废，气体冲击射流换热过程的温度控制过程显得尤为重要。本课题基于气体冲击射流换热原理，针对具有变厚度特点盘件的温度场这样的分布参数系统，对其冷却过程温度场控制做了以下研究：　　首先，建立了盘件气体冲击射流换热过程的仿真模型，探究了恒流速情况下射流气体温度、喷嘴结构以及盘件静止与旋转对盘件温度变化的影响，优化了盘件的气体冲击射流换热过程。　　其次，为达到盘件冷却过程温度分布与关键点冷却速率可控的目的，针对气体射流换热的边界条件进行逆求解，提出了采用小波神经网络对射流冷却系统进行辨识的方法，并采用遗传算法对小波神经网络权重初值选取进行优化，并以此为预测模型，以神经网络PID控制器作为滚动优化方案，设计了盘件气体冲击射流换热过程温度场的优化预测控制策略，借助FLUENT与Simulink的协同仿真，与传统的PID控制方案进行了对比，验证了所设计控制方法的优越性。　　最后，基于RS-485总线控制设计了一种能够按照设定变化曲线实时分别改变各个喷嘴流速的控制系统，并对其可靠性进行了验证。进行了恒流速以及变流速控制气体冲击射流换热实验，对实验得到的关键监测点数据进行分析，得到了盘件内部的温度下降规律，对比监测点的仿真值和实测值进行误差的分析，恒流速气体冲击射流换热实验的误差最大值低于5%，变流速气体冲击射流换热控制实验的温降速率最终保持在1.37K/s附近，验证了变厚度盘件气体冲击射流换热过程数值仿真以及设计的模型预测控制策略的可靠性。