等离子体密度是磁约束聚变装置实现商业化的重要参数,然而托卡马克运行区间存在密度极限,一旦超过密度极限,将出现密度极限破裂影响装置安全稳定运行。边界热不稳定性是密度极限破裂的先兆之一,然而目前已有的研究无法给出热不稳定性演化引发密度极限破裂的关键因素。为了更加全面理解热不稳定性以及其与密度极限破裂的关系,有必要通过数值模拟和实验的手段研究热不稳定性导致密度极限破裂的物理机制,探索提高托卡马克密度极限的方法。本文针对热不稳定性引发密度极限破裂开展模拟研究,利用NIMROD（Non-Ideal MHD with Rotation-Open-Discussion）在等离子体边界引入杂质（碳）,探究热不稳定性时空演化过程,明确热不稳定性与密度极限破裂的关系。数值模拟结果表明,由于边界碳杂质的存在,等离子体边界快速冷却,激发热不稳定性。随着热不稳定性的演化,边界电流扩缩,使q=2面处电流密度梯度增大,引发磁流体不稳定性发展和撕裂模增长,特别是m/n=2/1撕裂模的增长引起高阶不稳定性模式的增长,最终导致磁面全面随机化,引发密度极限破裂。本文开展实验研究探索热不稳定性的真实演化,并首次尝试通过外加非共振扰动场提高J-TEXT托卡马克的密度极限。通过投入电子回旋共振加热（ECRH）使杂质激发了热不稳定性,探究热不稳定性的时空演化过程。实验结果表明:投入ECRH后,由于杂质更容易激发热不稳定性,因此降低了密度极限。将模拟结果与实验结果进行对比,获得了较好的一致性。另外,依托J-TEXT托卡马克,初步探索提高托卡马克密度极限的方法。通过投入m/n=-1/1非共振扰动场,提高了装置的密度极限。本文通过模拟和实验研究提高了对热不稳定性时空演化过程和其引发密度极限破裂机理的理解与认识,并且探索出一种提高装置密度运行区间的有效办法,为JTEXT托卡马克装置密度极限问题的进一步研究奠定了基础。