釜式光生物反应器是由发酵罐反应器演化而来,发酵罐反应器具有操作条件稳定、工艺成熟、易于控制等优点。光是制约微藻生长的重要因素,反应器的结构设计和细胞培养过程中必须充分考虑光能的吸收和利用,这就要求对反应器内光分布和吸收进行研究。小型釜式光生物反应器要用于微藻的大规模培养必须要进行放大,根据反应器内不同搅拌器的混合效果进行反应器放大对于微藻工业化生产具有重要意义。本课题采用CFD方法模拟釜式光生物反应器内藻液中小球藻细胞浓度N=2.9153×1011 cell/m3时,培养液中无气泡及气含率为5%、10%、15%和气泡直径为1、3、5 mm的光能分布。气泡直径确定时,随着气含率的增加近光源位置光强度增强,沿径向光衰减增加；气含率确定时,气泡直径减小光散射能力增强,径向光衰减加剧。光波长分别为400-500、500-600、600-700 nm时,藻液光能吸收率随着入射光强度、气含率、气泡直径的变化而变化,当气含率=7.5%、气泡直径=3 mm时,由光能吸收率与入射光强度比得到的参数Xλ可知,波长400-500 nm时,Xλ=5.9 m2为最高,波长在500-600 nm时,Xλ=1.9m2最低。最后,对釜式光生物反应器进行了放大研究,500 L釜式反应器内采用3层搅拌器混合,考察剪切和传质系数得到翼型桨最佳,雨生红球藻的异养培养验证了翼型桨的特性。将翼型桨和推进桨用于放大直径为1.8 m、高径比2.1：1的10T反应器,3层翼型桨d/D=0.4时,其剪切和传质性能最佳。