管式光生物反应器被认为是最有潜力实现微藻大规模培养的反应器，但其存在混合性能差的问题。研究发现，在反应器中添加静态混合器可以有效地改善藻液混合，而静态混合器结构多样，选择合适的结构十分重要。本文采用计算流体力学(CFD)的方法研究四种静态混合器对反应器混合性能的影响，提出以形成多纵向涡的方式促进藻细胞运动，引入叶片型静态混合器，并对其进行结构优化设计，实现在不大幅增加功耗的前提下，提高藻细胞平均光暗循环频率。
　　首先，对已有研究的离散斜向肋静态混合器肋的排列角度进行优化，引入光照方向平均速度(Uy)、平均光暗循环频率(f)和平均光暗循环强化效率(η)综合评价反应器混合性能的提升。一个离散斜向肋可以形成一个纵向涡，多纵向涡的形成促进了藻细胞在光照方向的往复运动，显著提高了f。结果表明：f随着肋排列角度的增加而增加，而η则呈现先增大后减小的趋势，综合f和η这两个评价指标认为α=30?是肋排列的最优角度。
　　其次，引入另一种诱发多纵向涡的结构：叶片型静态混合器，并与传统SK型静态混合器、螺旋型静态混合器以及离散斜向肋混合器进行对比。结果表明：传统SK型和螺旋型静态混合器均为产生旋流以促进藻液混合，而离散斜向肋与叶片型静态混合器皆为形成均匀分布于管道横截面的多纵向涡以促进藻液混合。相比于传统SK型和螺旋型静态混合器，离散斜向肋和叶片型静态混合器可以在不大幅增加功耗的前提下提高反应器的f，证明了多纵向涡结构的优越性。相对于离散斜向肋，叶片型静态混合器的加入会使得反应器的f更高，而且叶片型混合器的工艺制造也更简单，因此它更适合应用于管式光生物反应器中。
　　最后，对叶片型静态混合器的四个主要结构参数(叶片数目N、圆心角α、倾斜角θ和间距p)进行了优化。首先基于协同思想，根据纵向涡的核心区域与光暗分界线的相对位置确定最优叶片数量N=3。进一步采用正交试验法对叶片结构进行优化，以f为试验指标时，优水平为：α=60?，θ=45?，p=40mm，此时f最高为2.19Hz；以η为试验指标时，所对应的优水平为：α=20?，θ=15?，p=80mm，此时具有最高η为5.45。