光催化还原CO2在温室气体减排方面前景巨大。内表面涂有光催化剂涂层的蜂窝光纤反应器(Optical Fiber Monolith Reactor)因其出色的光利用率而受到广泛关注。同时,双层模板固定床式反应器(Double Skin-Sheet Reactor, DSSR)也因其简洁的结构设计和高效率的废水处理方面受到关注。关于DSSR反应器气态光催化的研究是个全新的尝试。本文开展了相关工作,主要学术贡献为：针对两个反应器,分别建立并模拟了已在实验中验证过的二维和三维数值多物理场耦合模型,来研究蜂窝光纤反应器和DSSR反应器光催化还原二氧化碳的性能。多物理场模型中包括了线性流动、经验辐射场、太阳光光照分布以及Langmuir-Hinshelwood动力学模型。其中蜂窝光纤模型模拟结果与实验数据很好地吻合。同时,本文针对DSSR气态光催化建立了性能评价方法用来指导性能优化方向,也通过软件模拟得到了反应器的暂态和持续的光照分布。分析了随着水蒸气浓度百分比、进口流速、入射光强变化、暂态光照分布以及反应器几何尺寸变化时两个反应器甲醇生产率的变化规律。结果显示甲醇出口浓度随着入口水蒸气浓度提高、入射光照强度和平均光照强度的提高而提高,而随着入口流速的增加而降低,且这三种变工况都会让甲醇生产率增加。在蜂窝光纤反应器中,研究了光纤在蜂窝流道中安装偏移中心轴时对甲醇浓度及生产率的影响。当光纤安装偏移蜂窝流道中心轴的距离增加时,甲醇生产率降低。因此在实验和工业光催化中都建议确保光纤的正中、垂直地安装。在DSSR反应器中,当反应器的组合流道数量增加、流道宽高比减小时,甲醇生产率会降低。另行安装的导流装置可以在一定程度上优化流场、提高甲醇产量。