发酵罐是用于发酵工艺中的关键设备,随着相关行业的发展,大型发酵罐的应用越来越多。本论文以某大型谷氨酸发酵罐为研究对象,使用有限元分析方法对其进行了结构强度分析、内部流体分析、搅拌器和发酵液流固耦合分析以及搅拌器振动分析,主要的工作和结果如下:（1）应用ANSYS Workbench软件建立了该大型谷氨酸发酵罐的有限元模型,进行了内压、重力、等效接管力和液柱静压力载荷组合工况下的静力学分析,计算得到了发酵罐应力和变形分布情况以及最大应力强度的位置,并依据JB4732-1995《钢制压力容器—分析设计标准》的应力分类法进行了结构强度安全评定。（2）应用Fluent软件,基于多重参考系法,对大型谷氨酸发酵罐内的气液两相流进行了模拟分析,计算得到了该大型发酵罐内流体流型、速度场、氧气分布以及搅拌功率。结果表明,在原设计发酵罐内形成了稳定循环的流场,氧气整体分布比较均匀,但是在底层桨圆盘上侧、上层桨附近和发酵罐底部气含率较低。（3）针对局部气含率低的问题对该大型谷氨酸发酵罐局部结构进行了改进,采取在底层桨圆盘上开孔、适当减小上层桨的直径、在底部设置一定倾斜角度的挡板等方法,有效提高了局部的气含率。（4）对该发酵罐内部搅拌器和发酵液进行了单向流固耦合分析,计算得到了稳态流场下搅拌器的受力、变形和应力分布以及瞬态流场下搅拌器转动过程应力变化情况。结果表明,搅拌桨叶在流场中的受力是周期对称的,搅拌桨叶末端的受力最大,变形最大,搅拌器转动过程中应力是不断地波动的。（5）对搅拌器分别进行了约束状态下、预应力状态下和搅拌介质阻尼状态下的模态分析。结果表明,施加预应力前后结构固有频率和振型均未发生明显改变;考虑搅拌介质阻尼后结构振型发生了改变,并且固有频率显著降低,这表明搅拌介质阻尼对模态是有影响的,所以受流体作用显著的结构在进行振动分析时,需要考虑流体阻尼的影响。