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托卡马克是一种环形的磁约束核聚变实验装置。托卡马克磁约束聚变的研究中观察到的一些输运过程,比如逆极性响应（opposite polarity,即边界冷源引起的芯部温度自发升高）、输运垒的建立与坍塌、L模到H模转换等动力学现象,是发生在介观尺度的“非局域”输运现象,也是基于碰撞输运的经典或新经典理论无法解释的现象。介观尺度是指大于波模或涡流的尺度,但小于系统尺度或剖面特征长度的尺度。在聚变等离子体中,湍流传播是发生在介观尺度上的,几乎所有介观尺度现象在某种程度上都涉及局部湍流的集体相互作用或协同作用。本文考虑湍流径向输运及其与背景等离子体剖面的相互作用,建立湍流强度与温度的两场临界梯度模型,数值研究了介观尺度的输运现象。论文的章节安排如下:第一章主要介绍了与湍流传播相关的介观尺度输运现象——逆极性响应和内部输运垒的研究概况。第二章介绍了湍流输运方程和热输运方程组成的两场温度梯度模型及其基本特性。第三章采用湍流强度和温度的两场临界温度梯度模型,分析讨论了边界冷脉冲的逆极性响应。结果表明:湍流与温度相互作用的简化模型可以解释逆极性响应。边界冷源沉积导致温度剖面坍塌以及冷源区的E×B流剪切增强。湍流的传播和增长从而受到抑制,这将导致全局的湍流强度和湍性热扩散系数下降。随后,芯部温度在1 ms的时间尺度内增长起来。冷源结束后,系统恢复到冷脉冲注入前的平衡态。芯部温度的增长变化量与边界冷源的强度变化几乎成线性关系。另外,研究表明在较小的E×B剪切因子kc区间,逆极性响应消失。在适中的剪切因子区间,逆极性响应的反转位置与E×B剪切因子基本呈线性关系。当E×B剪切因子很大时,反转位置不随E×B剪切因子改变。该模型中,湍流传播是边界冷源逆极性响应的关键物理机制。当湍流传播系数小于某一临界值,逆极性响应随之消失。另外,模拟研究发现在冷源注入期间,储能先瞬时减小,随后累积增加,最后回到冷源注入前的状态。第四章采用包含磁剪切效应的湍流强度和温度的两场温度梯度模型,模拟了反磁剪切位形的内部输运垒现象。结果表明:在反磁剪切位形中容易观察到内部输运垒,而相同条件的正磁剪切位形没有内部输运垒。输运垒位于芯部反磁剪切区域内,输运垒宽度约0.12[a],输运垒外边界在安全因子极小值qmin附近。反磁剪切强的区域,激发湍流增长的温度梯度阈值大,从而导致该区域内湍流强度及相应的湍性热输运受到抑制,进而导致该区域的温度剖面陡峭和E×B流剪切的增强。流剪切使得湍流进一步受到抑制,从而减少了热输运、增加了温度梯度和等离子体的约束水平。