气液两相界面传质过程广泛存在于石油化工、生物制药、食品加工、冶金炼油和节能环保等领域,在精馏和吸收等化工基本单元操作中经常遇到。深入了解气液两相界面传质过程对优化和改善气液传质设备具有重要意义。由于气泡表面附近流场的复杂性和不确定性,目前的气液两相界面传质模型研究尚不完善。构建合理的传质模型来深入揭示气液两相界面传质过程的机理,一直是国际上的研究重点和难点。本文工作在深入总结和分析前人构建的传质模型的基础上,认为已有模型假定“气泡表面切向分子扩散和对流对气液传质过程的影响可以忽略”并不具有普适性,尤其是对于流体湍动程度较大的气液传质过程。基于此,本文从单流体溶质浓度守恒方程出发,使用相体积含率法（VOF法）来追踪气液两相界面,分别在连续相和分散相中建立溶质浓度输运方程,应用亨利定律将气液界面两侧的溶质浓度关联起来,在相界面处运用浓度阶跃条件,建立了一个柱坐标系下同时考虑两相界面处法向和切向浓度梯度的溶质浓度输运方程,并将方程进行了简化。本文使用有限体积法对构建的浓度输运方程进行离散,利用PIMPLE算法来计算压力-速度耦合方程。随后编写了本文求解器代码,模拟了二维轴对称情况下氧气-水体系中气泡在自上至下流动的水中由于受力平衡处于“悬浮”状态下的表面传质过程。通过对比发现,网格分辨率为12.5μm时既可以保证数值模拟的精度,又可以保证计算效率。模拟结果显示:小尺寸气泡（1mm）与大尺寸气泡（4mm）相比在相同时间下气泡内氧气浓度减少的更多,0.3s时4mm尺寸的气泡内氧气平均浓度为27.29mol/m³,而1mm尺寸的气泡内氧气平均浓度仅为2.22mol/m³,这是因为小尺寸气泡具有较大的相界面传质比表面积,并且小尺寸气泡不易发生变形,更有利于传质过程的进行。连续相和分散相密度增大,气泡与水流的相对速度减小,气泡表面的湍动程度减小,表面更新减弱,从而使传质效果变差。增大连续相粘度,气泡运动阻力增大;增大分散相粘度,氧气分子之间的运动阻力增大,都会降低传质效率。表面张力会显著影响气泡的形状,表面张力越大,气泡的形变程度越小,同时表面张力增大会引起两相间的张力梯度增大,传质系数由9.07×10^-4m/s（0.00879N/m）增加到2.61×10^-3m/s（0.0879N/m）。最后研究了浮力影响,较大的浮力对传质过程有促进作用。另外,本文还将不同传质模型的数值模拟结果进行了对比,发现考虑相界面处的切向分子对流和扩散引起的切向浓度梯度是有必要的。