目前关于气液两相界面传质的理论研究尚不成熟和完善。在实际工业生产过程中,许多单元设备的传质效率还较低,难以满足生产需求,亟待优化升级。因此研究界面传质机理并构建相应的理论模型对于指导单元设备的设计和优化、强化传质效率具有重要意义。本文基于现有模型存在的不足,将采用现象学方法和湍流结构理论,构建基于宽能谱分布、随机界面作用的流体微元或漩涡传质理论模型。本文分两个部分。第一部分为气-液表面传质机理模型的构建。传统的传质系数模型主要是基于渗透理论或表面更新理论的改进模型。这些模型考虑传质过程是由非稳态分子扩散控制。而基于经典的大涡和小涡传质模型预先假定传质由某波段能谱的流体结构控制。本文则在全能谱的范围内考虑不同尺度流体微元结构对传质的贡献,因此上述假设不再需要。本文重点研究了气泡界面传质过程,采用特征线法以及浓度梯度薄层近似,推导出了一个新的液相侧传质系数模型。模型的推导结合了非稳态浓度对流扩散方程以及气泡与流体微元的相互作用。该模型考虑了气泡与旋涡之间的有效相对运动才会促使漩涡与气泡表面接触,并基于随机基础作用的概念从理论上推导了不同尺度漩涡抵达表面的频率密度分布。该抵达频率密度分布可以用来理论解释全能谱各区波段的流体微元结构对传质系数贡献的差异性。此外,本文还考虑了气泡尺寸、气泡变形与振动、以及旋涡数密度分布对传质影响。模型预测的结果与文献报道的实验数据吻合很好。第二部分首先采用数值方法验证了特征线以及浓度梯度薄层近似的合理性(浓度梯度层厚度整体上低于漩涡尺寸的3.18%),并证明了即使在单涡的传质过程也应看成是非稳态过程。数值计算表明:相同界面接触时间,处于耗散区的漩涡能带走更多的溶质,传质效率更高。通过推导的LBM模型数值求解了非稳态的浓度方程,与本文解析模型相比较,发现界面液相侧的切向分子扩散对传质影响较弱。当忽略切向分子扩散,传质系数的误差低于1%。表明忽略该扩散具有一定合理性。