近年来,随着人们对人体胰岛素、抗体以及各种酶制剂等新产品需求的增长,微生物发酵技术已成为当下研究重点。溶氧量是生物发酵系统中一个重要的参数,在生物发酵过程中,如果能维持恰当的溶氧裕度,就能够保障发酵产物的质量和产量。溶解氧与生物发酵系统中桨叶的转速、种类、安装高度以及气体分布器等诸多因素有关,通过研究这些因素对生物发酵罐内部流场的气液分散状态、气含率等特征的影响,就能够对溶氧量加以控制。采用计算流体动力学(CFD)软件对生物发酵罐内部流场进行仿真模拟,利用SolidWorks 2014对生物发酵系统,包括罐体、挡板、桨叶和气体分布器等进行三维建模,并将模型导入WorkBench 19.0中进行前处理。使用FLUENT软件进行数值模拟计算,采用Euler-Euler双流体模型,将液相设置为水,气相设置为空气,湍流模型选用标准k-ε模型,分别设置了四组桨叶转速工况、三组桨叶安装位置工况和三组通气量工况进行对比研究。重点对比分析发酵罐内部流场的局部气含率、通气前后的功率变化等特征,结果表明,当桨叶转速为400 rpm,通气量为184.23 L/min,且下桨叶安装高度为0.2 m,上下桨叶间距为0.5 m时整体气液分散效果最佳,生物发酵罐内部流场混合最为均匀,此工况下的RPD值为0.80,通气后功率下降20.3%。数值模拟结果合理,能够为进一步设计与优化生物发酵系统提供一定的参考。