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微藻用途广泛，但落后的培养装置严重制约了微藻培养技术的发展，亟待开展光生物反应器内部结构的优化研究。传统的反应器内部结构优化方法多凭经验进行，缺乏系统的、定量的理论分析，亟待建立一种新的方法来优化光生物反应器的内部结构。本文以球等鞭金藻30¨培养结果为基础，结合运用CFD技术获得的流体动力学参数，建立了一种通过分析CFD模拟计算所得参数TKE、(TKE)d、ε、tc和DZ来优化平板光生物反应器内部结构参数的方法，并将其运用于15L、350L和1000L平板光生物反应器的优化设计。利用15L、350L平板光生物反应器中球等鞭金藻3011培养实验，对所建立的优化方法进行了验证。此外，可行性分析结果表明所设计的15L、350L平板光生物反应器可用于饵料微藻的一级和二级种子培养。
球等鞭金藻3011的培养结果和流体动力学参数分析结果均表明，15L平板光生物反应器中的气升式结构优于隔板式结构。建立了光在球等鞭金藻3011培养液中的光衰减模型，据此对平板光生物反应器中的光强分布、光区体积系数及平均光强进行了分析。
以内部结构参数不同的15L气升式平板光生物反应器中球等鞭金藻3011的培养结果为基础，应用CFD技术，建立了一套通过分析流体动力学参数TKE、(TKE)d、ε、tc、DZ来优化反应器内部结构参数的方法。15L气升式平板光生物反应器内部结构参数的优化结果为：(Ad/Ar)=2.57，h0=250mm，20mm≤h1≤60mm，藻细胞培养实验验证了这一优化结果。球等鞭金藻3011培养结果表明，以优化设计的15L气升式平板光生物反应器代替目前育苗场用的饵料微藻的一级种子培养装置是完全可行的。
利用基于CFD的反应器内部结构参数优化方法，获得了350L气升式内光源平板光生物反应器的最优内部结构参数为：Ad/Ar=2.0、h0=250mm、h1=50mm，这与藻细胞培养的验证实验结果基本一致。球等鞭金藻3011培养结果表明，优化设计的350L气升式内光源平板光生物反应器用于育苗场饵料微藻生产中的二级种子培养具有广阔的前景。运用基于CFD的反应器内部结构参数优化方法，对1000L多节气升式内光源平板光生物反应器和1000L多节隔板式内光源平板光生物反应器的内部结构参数进行了优化，结果表明，1000L多节气升式内光源平板光生物反应器的较优内部结构为：n=3、Ad/Ar=2.5、d=50mm，1000L多节隔板式内光源平板光生物反应器的较优内部结构为：n=4、Ad/Ar=2.5、d=80mm。
本文研究表明，利用CFD技术来指导光生物反应器结构优化的方法有着广阔的应用前景。