两相(如气-液、液-液)界面传质过程广泛存在于石油化工、食品加工、生物制药、节能环保、冶金及核能等领域。两相流动中的分散相多以气泡或液滴的形式分散于流场中,因此单个流体颗粒(以下简称流粒)的表面传质过程实际上构成了两相界面传质过程的基础。由于流粒周围流场结构的复杂性和不确定性,如何深入认识流粒表面传质过程的机理并建立合理的理论模型,一直是国际上的研究重点和难点。本文首先对前人提出的传质模型进行了深入分析,认为已有模型采用的“流粒表面切向分子扩散对传质过程的贡献可以忽略”这一假定并不具有普适性,特别是对于强切向流动(切向分子扩散和表面更新快)的传质过程,有必要考虑相界面处切向分子扩散作用引起的溶质切向浓度梯度。基于上述分析,本文提出了从单相流局部瞬态浓度守恒方程出发来构建一个适用范围更宽的新传质模型的思路。通过分别构建连续相和分散相中的浓度输运方程,考虑相界面处的浓度阶跃条件和相界面两侧的浓度分配关系,建立了同时考虑相界面处切向和法向浓度梯度的传质模型。基于这一新传质模型,本文搭建了数值模拟求解器,模拟了正丁醇-丁二酸-水体系中单液滴表面的传质过程。模拟结果表明:小液滴(1.38mm)与较大液滴(1.56、1.76mm)相比具有较大的比表面积,较小的液滴提供了更大的相际传质面积,并且较小液滴在连续相中的终端上升速度(2.79cm/s)小于较大液滴对应的速度(2.81、2.92cm/s),于是在连续相中的停留时间相对更长,有利于传质过程的发生;连续相表面张力越小,使得两相之间张力梯度变小,流粒表面处的湍动减小,表面更新减弱,传质阻力增大,传质效果变差;在较高粘度的连续相中,液滴运动阻力增大,表面运动减少,从而表面更新减弱,相较而言较低粘度的连续相中更有利于传质过程的进行。在数值模拟的基础上,本文对所构建的传质模型开展了验证工作,对单液滴静止扩散传质的数值模拟结果与解析解求解结果进行了比较,结果表明液滴溶质组分浓度变化与解析求解结果吻合良好;另外,本文将正丁醇-丁二酸-水、甲基异丁基酮-醋酸-水萃取体系的传质过程数值模拟结果与实验值进行了对照,模型预测得到的传质系数随时间变化趋势与实验结果基本相符,说明了模型具有一定程度的可靠性。此外,本文也在不同维度坐标系下开展了数值模拟工作,结果表明三维空间下分散相的运动受到壁面效应的影响相对较小,数值模拟结果能比较准确直观地体现流动传质过程。最后,本文对比了不同传质模型的数值模拟结果,认为合理的考虑切向分子扩散作用所引起的切向浓度梯度是有必要的,尤其是在两相浓度差较大的传质过程。