能源短缺是人类进入21世纪所面临的第一大危机。全世界人口的不断增加和经济发展的迫切需求加快了化石燃料的消耗，同时，传统能源的大量燃烧使环境污染问题日益严重。因此可再生和环境友好型的生物质能源吸引了越来越多学者关注。藻类因油脂产率高、生长速度快、占地面积小和能量密度高越来越受到关注。尽管利用能源微藻生产生物质能源的发展前景广阔，但是也存在许多亟待解决的技术障碍。目前，如何提高微藻光生物反应器的效率以降低成本及进行规模化培养是其产业化发展的技术瓶颈，而对微藻细胞生长环境的优化是提高光生物反应器培养效率的关键。光生物反应器内部包含多种物理过程，如多相流动、光辐射输运、传热及传质等过程。对微藻细胞生长的局部光照环境的分析依赖于对光生物反应器内辐射传输及与对流作用耦合过程的分析。本论文基于计算流体力学方法研究了能源微藻在光生物反应器内的多维、多光谱辐射输运及辐射与对流的非稳态耦合输运过程，分析了藻细胞在对流过程中的局部光照条件的非稳态变化过程。研究中微藻的种类选取为辐射特性参数研究比较全面的小球藻，光生物反应器取为一种具有多层隔板的平板式光生物反应器，它具有结构简单、光照比面积大、占地面积小的特点。分析了不同微藻浓度及不同光源条件下对该光生物反应器辐射输运过程的影响。研究了不同通气率条件下，光生物反应器内的流动特性，以及反应器内不同位置处微藻的时变受光特性以及辐射-对流耦合引起的“闪光效应”。数值模拟结果表明，辐射和对流的耦合输运会引起微藻局部光照环境的明暗交替变化，当通气率由0.2vvm增加到0.4vvm小球藻细胞的明暗交替频率由0.003Hz增加到0.02Hz。在红光(440nm)与蓝光(680nm)条件下藻细胞在流动过程中吸收辐射能量较大，所以应尽量选择在440nm或680nm波段的光源照射藻细胞。