跑道池光生物反应器是微藻大规模培养最常用的装置。本文利用计算流体力学(CFD)技术对能源微藻跑道池光生物反应器进行了系统研究,分析了在不同跑道池内的流体混合特性参数如光照方向速度、死区比例和平均速度等。首先,用CFD对跑道池的蹼轮和跑道池添加内构件进行了研究：(1)对10米规模的中型池的蹼轮不同叶片数量进行优化,模拟结果显示当蹼轮叶片数量为6时,跑道池的光照方向速度会高于蹼轮叶片数为4和8的情况；(2)研究4.5米规模跑道池蹼轮叶片的倾斜角度的大小对混合的影响,发现当蹼轮桨叶两两之间发生交错式倾斜时,跑道池内流体的光照方向速度增加、功率下降,而当倾斜角度为15度时,效果达到最佳；(3)为了提高跑道池中流体在光照方向的速度,在2.25米跑道池内添加扰流柱进行研究。CFD模拟计算结果表明该结构能够明显地提高跑道池中流体光照方向速度。当跑道池内添加5个对角线长30毫米的菱形扰流柱时,将会产生最好的混合效果。其次,对不同规模的跑道池进行放大研究,发现跑道池随着规模的增大,4.5米规模和25米规模的跑道池在光照方向速度上分别比2.25米跑道池降低了41.0%和62.2%。在三种不同规模跑道池中同时进行微藻培养,亦得到了规模变大产率降低的结果。最后,应用CFD技术设计开发了一种新型的跑道池,即气升式跑道池。模拟结果显示,带弯道的气升式跑道池的光照方向速度要高于2.25米规模相同表面积的常规跑道池,这一结果在微藻热模培养中得到了验证。