在环境问题日益凸显的今天,微藻作为一种潜在的清洁能源逐渐走进人们视野。由于微藻不占用粮食作物耕地,加上微藻可以作为很多产品的原料,相对于其他能源作物来说更具有发展空间。但目前微藻的大规模培养受限于光生物反应器,管式光生物反应器一方面能够进行连续性的培养,另一方面容易进行系统地控制与管理,是很有发展潜力的一类光生物反应器。研究表明,微藻的产量与在反应器中进行的光暗循环频率成正比关系。本文将螺旋肋引入管式光生物反应器中,以平均光暗循环频率和光暗循环强化效率为评价指标,通过对螺旋肋的优化来提高反应器中微藻的平均光暗循环频率,从而提高微藻的产量。本文采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)对管式微藻光生物反应器进行了流场模拟,使用Matlab进行了参数处理,考察了管式微藻光生物反应器的结构参数和运行参数对微藻的光合作用性能的影响。采用正交试验设计考察多因素影响下的光暗循环情况,得到最优因素水平组合为单侧光照、管式微藻光生物反应器带1根倾角为60°的螺旋肋,藻液进口速度为0.5 m/s。在此条件下,得到的平均光暗循环频率为2.28 Hz,光暗循环强化效率为1.22,有73.6%的粒子完成了光暗循环,其中,47.6%的粒子光暗循环强化效率处于2~3 Hz。本文对单侧光照和在单侧光基础上光强减半的双侧光照射的模拟结果进行了对比分析,得出在低光强的双侧光照条件下,引入螺旋肋并不能提高藻液的平均光暗循环频率。提高平均光暗循环频率,需要提高进行光暗循环的藻细胞数量百分比和单个藻细胞进行光暗循环的频率,这可通过结合流场来改变光暗分界线在光场中的位置实现。