计算流体力学模拟技术在反应器设备及过程优化与设计等领域已得到广泛应用。生物冶金技术和组织工程技术研究中的生物反应器具有非常重要的作用,其复杂的结构特征以及流场特性严重影响着细胞和微生物的生长与代谢,进而影响了反应器的工作效率。为了深入理解上述特征以及优化设计相关的生物反应器及其过程,本文利用计算流体力学(CFD)软件模拟研究了生物冶金反应器和组织工程反应器内部的流场特征。首先,采用滑移网格法,对生物冶金反应器内部的多相运动采用混合模型和群体颗粒平衡模型来模拟体系内流体的速度场和剪切力场的分布特征。主要考察了体系内有无矿石颗粒两种情况下速度场和剪切力场的分布特征,并结合实验室的实验结果分析了微观流场特征对生物氧化过程的影响关系。结果表明随着搅拌转速的增加,矿浆颗粒的存在使整个体系内平均剪切力增大,对生物氧化过程造成了一定程度的抑制。然后,采用多孔模型和VOF模型来考察组织工程反应器内部流场分布特征,以预测材料阻力对培养基扩散的影响关系。模拟结果表明多孔材料内部存在较大的流场运动阻力,造成培养基在材料内部的速度呈现从表面到内部呈现梯度下降的趋势,提高灌注速率可以有效改善反应器内部流场速度分布,但同时也会造成流体剪切力明显上升。上述研究结果可以对相关生物反应器的优化与设计提供一定的技术支持。