Die vorliegende Arbeit liefert Einblicke in die Quantifizierung von Impuls, Wärme und Stofftransportprozessen unter stark anisotropen, turbulenten Strömungsbedingungen, wie sie sowohl in generischen Kanalströmungen als auch in verschiedenen wandnormalen Strömungen und komplexen Ansaugströmungen eines Verbrennungsmotors auftreten. Der Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation liegt auf der Untersuchung der Vorhersagegenauigkeit eines Reynolds-Averaged Navier-Stokes Reynolds-Spannungsmodells (RANS-RSM) und dessen skalenauflösenden Erweiterung, des Improved-Instability-Sensitive Reynolds-Spannungsmodells (IISRSM) (Jakirlić und Maduta, 2015), welches in Verbindung mit verschiedenen Modellansätzen zur Erfassung des turbulenten Wärme- und Stofftransports untersucht wird. Eine Bewertung der Vorhersagegenauigkeit beider RANS-Reynoldsspannungsmodelle in Bezug auf ihre Fähigkeit, simultan auftretende Transportprozesse von Impuls, Wärme und Stoff korrekt vorherzusagen, wird für eine turbulente Kanalströmung, wandnormale Schachtprallströmung, achsensymmetrische Prallströmung, Doppelschachtprallströmung sowie die Ansaugströmung eines Verbrennungsmotors durchgeführt. Die Ergebnisse dieser numerischen Studien werden zur genauen Quantifizierung mit entsprechenden Referenzdaten unterschiedlicher direkter numerischer Simulationen (DNS) und Grobstruktursimulationen (LES) verglichen. Um die allgemeine physikalische Realisierbarkeit des Impulstransports zu bewerten, wird die Turbulenzanisotropie anhand der Invariantenkarten von Lumley und Newman (1977) und Choi und Lumley (2001) sowie dem damit zusammenhängenden baryzentrischen Turbulenzdreieck nach Banerjee, Krahl, Durst und Zenger (2007) charakterisiert. Um den anisotropen Charakter des Reynoldsspannungs-Tensorfelds zweiter Ordnung im Rechengebiet darzustellen, wird ein baryzentrischer Färbungsansatz (Emory und Iaccarino, 2014) auf alle numerischen Datensätze angewandt. Dies liefert eine klare und verständliche Darstellung anisotroper Impulstransportprozesse. Die Modellierung des turbulenten Wärme- und Stofftransports in der entsprechenden Temperatur- und Stofftransportgleichung erfolgt durch isotrope einfache Gradientendiffusion (SGDH) sowie anisotrope Modellierungsansätze wie die generalisierte Gradientendiffusion (GGDH) oder die Hypothese der quadratischen Gradientendiffusion höherer Ordnung (HOGGDH) (Abe und Suga, 2001). Hierbei liefert das Standard-RSM in Kombination mit den betrachteten turbulenten Flussmodellen sinnvolle Vorhersagen für die Temperatur- und Stoffübertragung sowie die entsprechende Verteilung einiger relevanter integraler Eigenschaften wie der Nusselt-Zahl. Das skalenauflösende IISRSM liefert hierbei im Vergleich signifikant verbesserte Vorhersagen für Geschwindigkeit, Reynolds-Spannungskomponenten sowie Temperatur- und Konzentrationsprofile, welche in sehr guter Übereinstimmung mit den DNS- und LES-Referenzen liegen. Zusammenfassend lässt sich erkennen, dass um das wandnahe Verhalten des Temperatur- und Stofftransports genau vorherzusagen, ein RANS-basiertes Modell, sei es im Umfeld konventioneller oder sensibilisierter RANS-Modellierungsstrategien, nicht nur das zugrunde liegende Geschwindigkeitsfeld, sondern auch den an- isotropen Reynolds-Spannungstensor erfassen muss. Die Sensibilisierung eines Reynolds-Spannungsmodells zweiter Ordnung zur angemessenen Auflösung der fluktuierenden Turbulenz kann die Vorhersagegenauigkeit der Strömungsstruktur in Bezug auf alle abhängigen Strömungseigenschaften erheblich verbessern. Hierbei wird ein überwiegender Anteil der fluktuierenden Geschwindigkeits-, Reynolds-Spannungs-, Stoff- und Temperaturfelder aufgelöst, was direkt zu einer erheblichen Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit führt.