能源短缺及全球变暖是人类社会面临的两大挑战。光催化还原二氧化碳生产甲醇是抑制温室气体排放、缓解能源短缺的一种有前途的途径,近年来引起了广泛关注。为提高光催化还原二氧化碳反应的产物浓度,本研究提出了一种向传统的蜂窝光纤载体反应器内添加透明玻璃球的新型反应器结构。透明玻璃球的表面均匀地涂有光催化剂薄层以吸收光子。基于传统模型,建立物理模型、流体流动模型、反应动力学模型、光强分布模型以进行数值模拟。首先对传统的蜂窝光纤载体反应器进行数值实验,结果与实验数据吻合保证了数值模拟研究方式的可靠性。基于传统模型,添加涂有光催化剂薄层的透明玻璃球对反应器的性能产生的影响进行数值研究。分析了透明玻璃球数目、所在位置、添加圈数和添加层数对光催化反应产物浓度的影响。结果表明,在1层1圈玻璃球模型中,出口甲醇浓度随球数的增加而增加。透明玻璃球距离光纤和反应器入口越近,甲醇产量越高。随着圈数和层数的增加,甲醇浓度也随之增加。对于多层多圈球反应器模型,3圈5层球的光纤载体反应器出口甲醇平均浓度比传统模型的高出11.43%。因此,综合评估各项性能指标,添加3圈5层透明玻璃球的蜂窝光纤载体反应器是光催化还原CO2的最优选择。