利用微藻作为原料生产生物柴油是一种可持续发展的生物质能源技术。微藻培养可用来处理工业废水和废气,通过吸收工业排放的营养物生长,不仅有益于缓解温室气体,而且可以充分利用资源。此外,与柴油相比,生物柴油除了具有较好的燃料性能、润滑性能和安全性能,生物柴油和化石柴油相比含硫量低,燃烧排放更加环保。因此利用微藻生产生物柴油是一个高效和环保的新能源利用途径,具有广阔的发展潜力。目前,微藻培养系统主要有开放式培养系统和封闭式光生物反应器两类组成,开放式微藻系统具有造价相对低廉和运营成本低以及易于放大等特点,适合用于商业大规模能源微藻的生产。传统的开放式跑道池由桨轮驱动使藻液在跑道内混合流动,这样的循环方式的导致湍流只存在桨轮附近的流场,其余区域仍然处于层流或死区的状态,不利于充分利用太阳光资源。同时跑道池的采收成本较高以及容易受到季节性变化和昼夜温差的影响进一步制约了微藻的培养效率。针对传统跑道池面临的问题,本文研究了一种新型的开放式蛇形通道池微藻培养系统,通过将通道培养池和微藻收集池的综合设计改良了流动混合不均和昼夜热量损失等问题。此前研究人员对流场流速、通道结构设计与混合强度等已有初步进展,新型通道池的坝间距和坝长度等关键参数尚未优化。因此,本研究应用计算流体力学技术对通道池进行建模和内部结构优化,并将模拟计算结果与实验进行对比验证。采用两相流VOF模型和标准湍流k-?模型为计算模型,并定义了流动死区区域,通过粒子轨迹追踪法统计通道池内微藻粒子的光区停留时间和光暗平均循环周期定量分析垂直混合强度。比较通道坝相对间距为?=4.39~7.24与通道坝相对长度为?=0.625~0.875时的流动混合特性,结果表明通道坝相对间距为?=6.00和相对长度为?=0.8125时流动的死区面积与光合作用效率最优。通道池内垂直混合强度对微藻培养至关重要,本文研究了一种斜挡板的装置加强通道池内的垂直混合,应用正交试验的方法分析出最优的斜挡板结构。