1.1　質量守恒方程及其封閉

對于在低雷諾數流動無湍流時的傳質過程，傳質組分的質量守恒方程如下：

　　（1-1）

式中，c為組分n的瞬時質量濃度；為流體的i向流速（ii，j，k）；為組分n的質量通量；D為組分n的分子擴散系數（它由物質性質狀態決定）；為組分n的瞬時傳質源項。在式（1-1）中，濃度是標量。需要說明，組分濃度也常表示為質量分數，此時c_m與c的關系為，其中，為混合物的密度（單位為kg·m^-3）。

大量化工傳質過程，如精餾與吸收等，都是在湍流情況下進行，由于組分濃度是存在于流體中，故流速及濃度均有脈動，其數值都是瞬時的。

瞬時的組分濃度c為時均值C與脈動值之和，即：

　　（1-2）

將其代入式（1-1），并注意到：

或

經過時均后，時均化的組分質量守恒方程可表示為：

　　（1-3）

式中，左邊是組分平均濃度在時間和平均運動軌跡上的增長率；右邊第一項為組分平均濃度的分子擴散；右邊第二項為湍流脈動中輸運組分濃度脈動的梯度，它是組分濃度脈動的湍流輸運項。式（1-3）中出現了一項脈動速度與脈動濃度乘積的平均值（單位為kg·m^-2·s^-1），故可稱為脈動質流（或更確切地稱為脈動質量通量），但由于它與雷諾平均方程中的雷諾應力及雷諾熱流相似，故也可稱為雷諾質流。為了名稱一致，本書取名后者。可以看出，式（1-3）中有的3個未知量（即、、）和的3個未知量（即、、）以及C，共有7個未知量，其中未知量可由計算流體力學方程組求出，還余下和共4個未知量。由于C為標量，從式（1-3）只能夠寫出3個方程，故不能求解，即不能預測濃度分布。因此式（1-3）的求解，即該式的封閉，就成為解決湍流傳質濃度計算的關鍵。解決式（1-3）封閉的途徑可能有以下兩個：一個途徑是采用目前常用的傳統方法，其中又分為特征數模型和示蹤劑實驗模型；另一個途徑是采用計算傳質學的方法，其中又分為兩方程模型和雷諾質流模型。

這些模型將分別在下面各節中介紹。