“双碳”背景下，微藻凭借高效固碳能力成为解决碳排放的重要方向，但传统光生物反应器因传质效率低、光场适应性差等问题，难以实现微藻大规模培养，限制了生物降碳产业发展。本项目围绕光生物反应器多物理场耦合建模仿真，建立数字孪生模型，得到反应器内流场、光场、离散相分布情况，并总结提炼出具有创新性的新型光生物反应器设计原理，并基于数字模型优化设计参数得到新型光生物反应器，改进反应器性能与能耗指标，提升微藻培养效率。

项目的总体目标是开发新型光生物反应器，提升微藻培养效率。

1.         开展反应器多物理场建模及数字孪生模型构建。建立ANSYS FLUENT和LightTools的反应器流场、光场和离散相耦合模型，深入理解反应器内部的动态行为

2.         从流场和光场角度对反应器内各个装置如导流结构、曝气结构、光纤结构等进行设计，解决传统设计中的性能瓶颈

3.         基于数字模型优化各装置设计参数，不断改进反应器的性能与能耗指标，确保达到实际应用的技术要求。

本项目成功建立了光生物反应器多物理场耦合数字模型，并根据提炼出的光生物反应器设计原理对多项反应器装置进行参数优化，得到完整的新型光生物反应器优化方案，预计可节省约20%光能消耗，并制作了相应的反应器样机以验证各项性能指标。

项目进行期间申请国家发明专利1项。