纤维素生物质的酶水解是木质纤维素生物炼制过程中至关重要的环节。酶解过程的效率对于后续生物炼制过程中发酵菌种的生长、产物得率以及过程能耗有很大的影响。为了降低生物乙醇炼制成本,酶解过程需要在高固体含量木质纤维素原料下进行,然而高的固体含量会对反应器内部的物料混合、传质传热等造成很大影响,进而导致反应过程能耗增高、转化率降低。本文对高固体含量(30%)的预处理后玉米秸秆原料在螺带搅拌桨生物反应器中的酶解过程进行了研究。实验中分别从糖浓度变化、不溶固体含量、颗粒粒径分布以及物料流变性质等方面对酶解过程进行了考察。结果表明,随着酶解过程的进行,糖浓度逐渐增高,不溶固体含量逐渐降低,颗粒粒径均分布在0-500μm范围内,并且随着酶解反应的进行粒径逐渐减小。酶解体系为非牛顿剪切稀化流体,并且随着酶解时间的推移,物料的粘稠度逐渐降低,剪切稀化性质逐渐减弱。本文使用计算流体力学软件作为计算工具,对酶解反应过程进行了合理简化,成功地建立了能够有效模拟木质纤维素酶解过程的CFD模型；并且尝试在模型中引入流变性质随时间的变化方程来进行酶解过程的动态模拟。本文应用所建的CFD模型对螺带搅拌桨的三个结构参数对反应器混合及功耗的影响进行了考察。结果发现,d/D是对反应器内混合及耗能影响最大的结构参数,d/D的增大可在一定程度上增强反应器内混合效果,但也会增加搅拌过程功耗。在对搅拌转速的考察中发现,转速对反应器功耗和混合时间的影响受反应器结构以及物料流变性质的影响。总的来看,转速的增大将导致反应器功耗增大,混合时间减少；并且随着转速的增大,转速对于混合的增强效果逐渐减小。在对酶解反应器进行放大时,采用单位体积功率相等的放大准则能够得到较好的效果。本文对玉米秸秆酶解过程的研究以及酶解反应器的计算流体力学模拟为木质纤维素生物炼制的计算模拟奠定了基础,同时也为生物反应器的设计、优化以及工业放大提供了基础研究。