流体中的质量传输

流体中所含的物质称为扩散质。扩散质在流场中的质量转移称为质量传输。质量传输的方式主要有三种，即分子扩散、湍流扩散和随流传输。

在静止的水中加入颜料或盐，色素或盐分逐渐从浓度高处向浓度低处扩散，直至水中具有同一均匀程度的色素或盐分。由于这种扩散起因于流体分子的随机运动，因此称为分子扩散。分子扩散的快慢与扩散质的性质及其在流体中分布的均匀程度（或者浓度梯度）有关，同时也与温度和压强具有一定的关系。分子扩散几乎存在于一切传输现象中，在不同的问题中它的重要程度有所不同。

当流体作湍流运动时或者虽然流体不存在平均流动但受到湍动干扰时，流体质点的湍流随机脉动也可以引起扩散质的扩散，这种扩散称为湍流扩散。在前面的章节中已经介绍过，湍流脉动由各种尺度的旋涡运动组成，因此湍流扩散又称为涡扩散。流体质点的湍流随机脉动能够传递动量和能量，与此类似，它也能够传递物质质量。湍流扩散比分子扩散强烈得多，因此，当存在着湍流扩散时一般都可以忽略分子扩散。流体中所含扩散质还会随着流体自身的时均运动在流场中迁移。这种质量迁移的方式称为随流传输或移流传输。在实际问题中，随流传输常与分子扩散或湍流扩散同时存在。

在传输理论中，一般假设扩散质随流体一起运动，而且扩散质的存在不影响流体的运动。因此，流场的速度分布与扩散质的分布无关，扩散质只是作为一种示踪剂或标志物质而存在。实际上，在许多情况下扩散质的质量分布变化会对流动产生影响，例如，在热污染的扩散、海水和淡水的掺混等问题中质量传输会使流体的密度分布发生变化，从而对流动产生影响。在基本的传输理论中，一般假设扩散过程中流体所含扩散质的总质量保持不变，不考虑生化作用导致的物质产生及其衰减等现象。