生物搅拌反应器是一种在过程工业中广泛应用的反应器类型，并且在生物化工领域占有主导地位，各国学者对生物搅拌反应器流场的特性进行了许多深入的研究，近年来，计算流体力学方法用于生物搅拌反应器的流动和混合特性的研究，为生物搅拌反应器的理论分析优化提供了新的方法。　　 本文的主要研究工作如下：　　 （1）利用数值模拟的方法对双层生物搅拌反应器进行优化研究，通过对三种基本搅拌桨叶组成的六种组合形式进行数值模拟，找出六种桨叶组合中搅拌效果最佳的桨叶组合，并对最佳桨叶组合的生物搅拌反应器搅拌桨叶的安装高度以及搅拌速度分别进行优化，并得到搅拌桨叶比较合理的安装高度以及搅拌速度。　　 （2）在双层生物搅拌反应器的优化基础上，利用数值模拟的方法对三层生物搅拌反应器进行优化研究，发现上层和中间层桨叶为下推式45°斜叶桨，下层桨叶为六直叶圆盘涡轮桨的流场流动更均匀，混合效果更好，流动死角比较少。另外，搅拌桨分布要均匀，桨间距太大会影响流动效果，搅拌速度对流型基本没有影响，只是影响其绝对速度的大小。　　 （3）在三层生物搅拌反应器的优化基础上，利用数值模拟的方法对上层和中间层桨叶为下推式45°斜叶桨，下层桨叶为六直叶圆盘涡轮桨的生物搅拌反应器进行气液两相流的模拟研究，得到不同通气量下气含率的分布情况。