题目：面向显微成像的空间细胞培养容器优化设计

空间细胞培养装置是开展空间生物学研究和空间利用开发的基本保障和关键手段。由于空间环境的不可延续性，开发集自动控制、空间检测与分析于一体的空间生物培养反应器是世界各国的研究热点。空间细胞培养容器作为空间细胞培养的载体，构型上除考虑其传质、传热特性，也必须重视能否实现在线观测和满足微重力的应用需求。论文研究了空间细胞培养容器的结构设计、流场分布，构建了细胞培养监测与控制系统，研究工作对实现在线观测空间细胞培养及单独研究微重力对细胞的影响具有重要指导意义。 论文的研究工作主要有：

1. 首先对原有细胞培养容器内部流速及剪切力分布进行了CFD仿真，结果显示真空和重力条件下流场分布相同，分析比较了四种加热方案，其中整体加热效果最好；

2. 讨论了进出口位置和口径对原有细胞培养容器内部流场分布的影响，并在其基础上提出了两种优化设计方案；

3. 针对相关设计要点，进一步研究提出了一种新型双层逆流式细胞培养容器，通过详细讨论分析给出了设计的尺寸参数，仿真表明该结构有效提高了传质效率，整体流体剪切力远远低于10-3 N/m2，适合高密度细胞培养；

4. 实现了细胞培养监测及控制系统的软硬件设计与构建，包括主控制系统、流体传输和温度控制，整体选择实现了培养装置的微型化，初步实验结果表明，能实现细胞培养液的精确灌注和代谢废液的排放，以及温度的有效控制。