光纤陀螺测斜仪是惯性测量技术在石油勘探领域中的创新应用,具有精度高、体积小、成本低等显著优点,但也存在工作时间短、可重复使用性能差等棘手问题,影响其稳定性和可靠性,制约了光纤陀螺测斜仪的整体使用效能。首先,论文以石油勘探为研究背景,综述了光纤陀螺测斜仪的热仿真分析与优化设计在国内外的研究进展。其次,推导了光纤陀螺的热致等效相移及热致误差统一公式,为光纤陀螺测斜仪的精度提高奠定基础。再次,提出光纤陀螺测斜仪的初步设计方案,建立有限元模型,仿真结果表明初步设计方案满足其在工作过程中的温度控制要求。并以测斜仪致冷器的选择与安装为基础,仿真分析不同功率电致冷器对冷却过程的致冷效果;分别针对测斜仪堵头的开启与关闭以及致冷器的外置与内置方案,开展了光纤陀螺测斜仪冷却过程的仿真分析。结果表明:初步设计方案满足冷却过程中的致冷效率要求;堵头的开启与关闭对致冷效果的影响不大;致冷器的内置方案必定优于其外置方案。最后,定制了光纤陀螺测斜仪的优化设计策略,开展材料、几何尺寸和发热功率等方面的优化,并与初步设计方案进行热与变形的对比仿真分析。结果表明:隔热套材料调整后的结构设计方案优于测斜仪的初步设计方案;测斜仪发热功率调整后的优化方案满足工作过程的温度控制及致冷效率要求;在工作过程中,材料调整后的优化方案所对应的最大变形小于初步设计方案。