生物科技是近几年来出现的一种新兴技术,它在现如今有着巨大的经济效益和重要的社会价值。细胞培养是该领域的重要环节之一,其主要使用设备为生物反应器。如今较为普遍使用的是传统机械搅拌式生物反应器,它在动物细胞的大规模培养上有一定成熟性,但也存在不足的地方,如设备的生产周期较长,不利于新产品的快速投入使用等。而近年来,随着一次性技术的迅速发展,在传统搅拌式生物反应器的基础上研发出了搅拌式一次性生物反应器。目前,针对搅拌式一次性生物反应器的研究在国内外开始逐渐增多,但主要把重点放在了中心式搅拌和偏心式搅拌上,对于斜插式搅拌,还未有太多这一方面的研究成果。本课题组欲研发设计一套装置有斜插式搅拌桨的一次性生物反应器系统,通过培养实验与CFD模拟结合对其应用展开研究。本文主要针对欲研发设计的一次性生物反应器系统的搅拌部分作重点研究。对于课题组内已完成的一次性生物反应器罐体,为了使其完成生物反应过程,通过Fluent数值模拟软件模拟验证,选用合适的搅拌桨叶类型与尺寸等参数,得出最佳方案用于装入罐体的一次性生物反应袋中的搅拌装置。本文先以苯乳酸发酵在3 L一次性搅拌式生物反应器中的小试实验数据为依据,运用Fluent数值模拟软件,模拟出实验工况下的反应器内流场情况,再添加转速不同的对照组,通过与实验比较,证实较优实验方案下的模拟也在混合均匀、搅拌速度适当的情况下。既验证了模拟的可靠性,又得到用于之后实验的模拟数据。在此基础上,对10 L斜插搅拌式生物反应器模型进行CFD模拟,优化搅拌装置对细胞培养的影响。在建立模型后设置不同的工况条件进行模拟,并将中心式搅拌桨与斜插式搅拌桨产生的流线图进行比较,分析其各自优缺点。最后得到适用于斜插式搅拌桨的参数,用于未来在课题组一次性生物反应器系统中使用。本文先是通过小试实验与模拟进行比照,确保了模拟的可靠性。再通过相同模拟过程中的斜插式搅拌桨数据分析,确定好搅拌装置的参数,用于设计10 L斜插搅拌式生物反应器,和后续完善整套一次性生物反应器系统。