密度锁是一个安装在反应堆事故冷却系统回路上,将反应堆的正常冷却系统与事故冷却系统隔开的设备。它的研究和使用对实现反应堆的非能动安全有重要意义。本文通过实验研究和理论计算相结合的方式对密度锁内流体分层的机理进行研究,根据流体分层特性将密度锁内流体分为四个区域,分别是混合层、界面层、导热层及恒温层。　　 在混合层内,混合层长度随着扰动速度增大或温度差减少而增大;密度锁内添加栅格可以改变混合层长度,栅格的形状对混合层长度影响较小而栅格的尺寸对混合层长度影响较大。在实验研究基础上,给出了计算混合层长度的数学模型,准确地预测了密度锁内混合层长度。　　 在界面层内,分析了密度锁内流体分层界面的主要作用,界面波动或振荡对密度锁分层界面的稳定性的影响,并在此基础上提出了四种减小界面振荡的密度锁结构,分别是双层结构、改进型双层结构、壁面打孔式栅格和圆锥型绕流均压结构,其中圆锥型绕流均压结构可以展平各通道内压力,减少界面的振荡,该结构对界面的稳定性最有利。　　 在导热层和恒温层内,发现密度锁内界面层下方的稳态温度曲线存在一个升温结束点,该点的位置非常重要;并通过肋片导热模型、半无限大平板导热模型和Fluent软件计算三种方法对温度场进行理论分析,结果表明密度锁内界面层下方稳态温度分布采用半无限大平板导热模型与实验结果吻合的最好。