湍流是经典物理中仅有的几个尚未解决的难题之一，也是自然界中常见的流动现象。在分层湍流情况下，流动特性变得更加复杂。本文在综述以往湍流标量和动量输运特性研究的基础上，数值研究了剪切和分层对分层湍流中标量和动量逆梯度输运(CGT)的影响，并且实验研究了分层和剪切对混合层的影响。主要结果如下： 首先，利用雷诺应力模型(RSM)研究了分层流动：槽道分层流动和明渠分层流动。主要研究了盐度和温度分层流动湍流动量逆梯度输运的差别，温度和盐度分层条件下混合层形成的差别，剪切和分层对混合层和湍流逆梯度输运的影响；以及存在自由表面情况下剪切和分层对湍流动量逆梯度输运的影响。本文研究表明：(1)在相同的分层和剪切条件下，温度分层形成的混合层比盐度分层形成的混合层更厚；(2)随着分层的加强湍流动量逆梯度输运变得更加明显，随着剪切的加强湍流动量的逆梯度输运减弱；(3)无剪切的温度分层流动存在湍流动量的逆梯度输运，而盐度分层流动中没有出现湍流动量逆梯度输运现象；(4)在槽道流动中，当上下两层流体的相对速度发生变化时，动量逆梯度输运的区域没有明显的变化，只是雷诺应力和平均输运梯度零点的相对位置发生了变化。而明渠流动中由于受到自由表面的影响，当下层的速度大于上层时，湍流动量逆梯度输运较明显，反之则较弱。 其次，用大涡模拟(LES)方法研究了均匀剪切连续分层流动。主要研究了不同梯度Richardson数下湍流动量和标量输运特性。得到以下结论：(1)随着梯度Richardson数的增大，湍流动能减小，湍流势能增大；(2)随着梯度Richardson数的增大，流向涡变得越来越扁平；(3)随着梯度Richardson数的增大，垂向热通量和雷诺应力减弱，流向热通量增强；(4)在强分层情况下，存在动量和热量的逆梯度输运现象。 最后，采用LIF流动显示和PIV定性地研究了分层流动特性。得到如下结果：(1)混合层向速度小的那层流体偏移，这与前述的计算结果吻合；(2)分层流动中大尺度的涡结构主要集中在混合层(PIV的取样范围不包括固壁边界层)。