标量湍流的行为在湍流混合、燃烧和污染问题中非常重要，同时也为湍流自身的研究提供了推动力。本文采用数值模拟的方法研究均匀和非均匀湍流场中的标量湍流。均匀标量湍流的算例是统计定常的均匀各向同性湍流场中具有常数平均梯度的标量湍流，泰勒雷诺数分别为30、50和100，分子普朗特数的范围是0.1～3.0。非均匀标量湍流的算例是槽道湍流场中，固壁上保持恒定标量差的标量湍流，基于半槽宽和平均速度的雷诺数为2666，分子普朗特数范围是0.3～1.2。本文的主要研究结果有： 湍流普朗特数明显依赖于分子普朗特数。湍流雷诺平均普朗特数，与分子普朗特数的倒数呈线性关系；标量通量谱随分子普朗特数的变化规律是湍流雷诺平均普朗特数演化的原因。湍流亚格子普朗特数与分子普朗特数的关系较为复杂，在分子普朗特数为1附近时，湍流亚格子普朗特数出现极小值；标量亚格子尺度的能量产生率在分子普朗特数为1附近出现极小值，这进一步说明湍流亚格子普朗特数在分子普朗特数为1附近时出现极小值 基于Kolmogorov方程和Yaglom方程，得到了可以反映滤波尺度上的湍流能量传输、耗散的新型亚格子应力模式和可以反映滤波尺度上的标量能量传输、耗散的新型亚格子通量模式。经过先验和后验检测，新模式具有以下特点：新型亚格子模式具有明确的物理意义；涡粘性系数随流场自动调整，可以模拟充分发展湍流场，在壁湍流的近壁区也有较好的模拟特性；亚格子通量模式不需要引入湍流亚格子普朗特数；新模式的计算量较动力模式小，而结果优于其它模式。 标量耗散呈片状结构。标量耗散片状结构的产生原因是脉动标量梯度具有方向性。无论在均匀或是非均匀标量湍流场中，脉动标量梯度总是偏向于脉动变形率张量的第三主轴(压缩)方向。脉动标量梯度的强度愈大，它愈接近于脉动变形率的第三主轴方向，于是标量湍流耗散集中在薄层区域中。标量耗散片状结构是标量间歇性的原因。本文还考察了普朗特数(0.1＜Pr＜3.0)对脉动标量梯度方向性的影响，发现它对脉动标量梯度方向性的影响甚微。