头孢菌素C(Cephalosporin C，CPC)是一种由细丝状、高度好氧的真菌——顶头孢霉菌(Cephalosporium acremonium)合成的次级代谢产物。CPC可以通过化学方法和酶方法进行修饰从而生产多种不同的合成或半合成头孢菌素，是一些高效、低毒、广谱的β-内酰胺类抗生素药物的主要中间体，在当今临床药物市场上占有十分重要的地位。液态深层发酵生产CPC是典型的高粘度、高耗氧发酵过程，营养物质和氧气的传递状况对其发酵性能具有重要影响。本论文将数值模拟和CPC发酵进行关联，探寻CPC发酵过程中流场特性对发酵性能的影响，为CPC工业生产提供一定参考。论文第一部分利用计算流体力学软件FLUENT对7L通气搅拌发酵罐内六种不同桨叶组合的气液两相流流场进行模拟，对比了它们的流场流型、速度场和剪切速率的分布状况以及特征线上相应的径向速度和轴向速度，通过综合分析比较得到两种具有较好传质混合效果的桨叶组合。第二部分采用模拟计算得到的两种“优化”桨叶组合以及原始桨叶组合分别进行CPC发酵试验，分析了三个发酵批次在线和离线参数，得到了一种适合于CPC发酵的最优桨叶组合。本论文主要研究结果如下：(1)反应器内流场是由底层桨叶离底距离、桨叶间距、桨叶形状以及组合方式共同作用的结果。与两档桨叶组合相比，三档桨叶组合搅拌高速区域范围大，转速由400r/min提高到800r/min后，三档桨叶组合高速区域的提高幅度更加明显。(2)反应器底部搅拌死区的形成可能是流场循环、底层桨叶圆盘的持气特性以及气液两相相互作用的结果。反应器底部的径向流动对减小死区有一定作用。(3)发酵后期采用DO-Stat法流加豆油时，DO(溶解氧浓度)的变化模式会出现“平台效应”。提高反应器内传质混合效果可以消除该“平台效应”，促进菌体生长和CPC合成，提高CPC整体发酵性能。(4)顶头孢霉菌菌丝对剪切力敏感，在CPC发酵前中期剪切力过大会造成菌体不可逆损伤，导致菌丝提前断裂，影响菌体正常分化，从而阻碍CPC合成。因此，控制发酵前中期反应器内剪切力十分重要。改善反应器内传质混合效果可以显著提高CPC发酵性能。发酵性能的提高可以从DO的变化模式、豆油流加量、菌丝形态、比生长速率、CPC的合成速率和产率、以及代谢副产物DAOC(去乙酰氧头孢菌素)浓度等指标得到体现。采用桨叶组合2的发酵批次发酵性能最优，CPC产量较原始桨叶组合提高了约一倍，达到33.29g/L； DAOC浓度降低为原始桨叶组合的29%，为0.18g/L，整体发酵水平有了明显提高。