近年来生物技术领域快速发展,促使实验设备也不断的进步。二氧化碳培养箱一直是实验室里的主要的设备,它可以维持和促使细胞更好地生长繁殖。随着技术的进步,二氧化碳培养箱的精度越来越高、操作更加方便。目前大多数高精度的产品都是国外进口而来,而国产的二氧化碳培养箱还存在一定的差距。本文研究一款高精度的二氧化碳培养箱,并通过传热学理论知识和有限元分析来对其机械结构部分优化设计,主要内容如下所示:(1)研究二氧化碳培养箱的工作原理,建立二氧化碳培养箱的三维模型,基于FloEFD软件模拟产品的运行情况。(2)箱体内部循环系统是由风道结构和离心风机组成,使用CREO软件建立了直角结构和圆角结构的两种风道。通过FloEFD软件模拟离心风机运转,分析两种风道结构内部气体流动差别。圆角结构中气体流动曲线流畅,在气体流动方向改变时速度损失较少。(3)本文的研究了热传导和热对流两种传热方式。通过理论计算二氧化碳培养箱正常工作和高温消毒的加热功率,对比结果得出加热功率。加热部分主要包括箱体的5个加热面、门的1个加热面、风道和风机组成。通过FloEFD软件模拟箱体六个面加热时,内部温度场的分布情况。通过改变六个面加热功率分布,得出箱体中温度场的变化。优化分析各面加热功率比值,使得温度场在37℃时温度均匀度达到±0.5℃,波动度达到±0.3℃。(4)通过以上计算和分析,本文主要研究二氧化碳培养箱有四个功能。第一,通过控制加热的开关,达到控制箱体内的温度。第二,通过调节箱体内二氧化碳的浓度的方式,来控制酸碱度。第三,通过自然蒸发的方式,提供饱和的湿度环境。第四,通过高温高湿的方式,定期消毒降低污染,以保护研究成果,防止样品损失。(5)根据计算和优化分析的结果,制造1台样机。本文主要测试二氧化碳培养箱的温度、二氧化碳浓度、湿度和高温消毒四个项目。使用多通道温度测试仪、二氧化碳测试仪、湿度计等检测试工具,得出各个项目的测试数据。通过测试数据的分析,进一步验证本文基于FloEFD二氧化碳培养箱设计的准确性。