本文通过采用可视化实验观察与数据采集相结合的方法研究了密度锁内流体的分层特性。结果表明：在密度锁内工质可以分为三个区域——混合层、过渡层、导热层。过渡层内存在较大的温度阶跃，温度阶跃的存在对阻隔混合层内的扰动以及减少热量传递都有显著的作用。通过对不同管径、不同管形的单管在不同扰动、不同温差条件下进行实验，得出实验管段的管径、管形以及扰动对流体分层稳定性有显著影响。管径越小，密度锁上方产生的惯性力越小，因此温度分界面也就越稳定。同时，与圆管相比，方形实验管段在四个拐角的位置存在流动滞留区，阻滞温度分界面的旋转，从而更有利于分界面的稳定。在实验研究的基础上，通过合理的简化假设，利用等截面直肋模型来计算密度锁内的稳态温度场及温度交界面位置。其计算值与实验值吻合地较好，并证实了由于界面波的存在使得通过温度交界面向下水箱内所传递的热量要比通过导热的方式所传递的热量还要少一些。此外，我们在圆形实验管段的下半部安装一段挡板，使实验管的流通面积减半，并对此实验管进行了实验研究。结果表明：实验管段上方产生的湍流涡在有挡板的位置被阻隔成为较小的涡，从而导致实验管内不存在挡板处的工质温度比存在挡板处的工质温度上升得快，以至于在该处产生温差，最终在挡板末端处形成温度分层。从而初步证实了，蜂窝形结构密度锁应该为通道数量自上而下依次增多的结构。