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生物技术作为引导21世纪科学发展的重要推动力量之一，在医疗、环保、化工等领域对提高人类的健康状，改善生存环境，提高产品的质量方面发挥着重要作用。生物反应器是生物技术转化为生产实践的关键设备。激流式生物反应器作为一种新型的动物细胞培养设备具有剪切力低，溶氧效率高，不需要成套的灭菌设备，操作简单等优势，但其在大规模动物细胞培养的过程中存在细胞密度降低，代谢产物减少的问题。本文就是要用计算流体力学的方法，对激流式生物反应器在的流场进行分析，并进行结构的优化。首先本文采用RNG k-ε湍流模型，VOF液面跟踪方法，以及UDF和动网格的边界运动控制方法建立了激流式生物反应器的计算流体力学模型，并利用FLUENT软件进行了数值计算，模拟了不同型号的生物反应器在不同工作体积下的运动状态，并进行了冷模实验。仿真结果和实验结果的对比表明该仿真模型准确可靠，能够很好的反映生物反应器内流场的特性。在仿真结果的基础上对不同型号的激流式生物反应器的氧传递效率，剪切率大小和分布以及混合效果进行了研究，研究表明同型号的激流式生物反应器在转速相同的情况下，剪切率随工作体积的增加而降低，有利于减小对细胞的伤害，但传氧效率和混合效率也随工作体积的增加而降低，这样容易导致激流式生物反应器在大规模培养时氧气供给不足，营养物质混合不均匀，代谢废物排泄不畅。针对激流式生物反应器存在的问题，本文对其结构进行了优化，并进行了仿真实验。结果表明6.5L的激流式生物反应器在添加螺旋挡板后，气液交界面面积比原来增加了55%，培养液中平均体积剪切力略有增加，但不明显只有9.7%，而湍动能耗散率却有原来的0.034增大到0.368，得到了很大程度的提高，这使得生物反应器具有了更好的溶氧性能，混合特性也得到了显著的提高；50L激流式生物反应器最优方案为方形结构方案，该方案气液交界面积下降约4%，湍动能耗散率由原来的0.034增大到0.368，得到了很大程度的提高，剪切率分布在低剪切率区域所占体积百分比增多，而在会对细胞造成伤害的高剪切率区域并没有比优化前增多。