大气、海洋等许多自然现象中流体运动都是由温度梯度产生的浮力引起的，Rayleigh-Benard对流是研究这类现象的经典模型之一。与普通的纯流体一样，纳米流体在浮升力作用下，也会发生Rayleigh-Benard对流。然而，目前对纳米流体Rayleigh-Benard对流研究还很少，所以，研究纳米流体Rayleigh-Benard对流不稳定性以及流动和换热特性，确定流动型式及其转变的临界条件，分析各种流型之间转变的物理机制，不仅可以丰富Rayleigh-Benard对流理论，而且可以为电子元件冷却、相变蓄冷、空调技术等工程领域提供理论支持，因此，具有重要的理论意义和实用价值。　　 本文建立了长方体腔内纳米流体Rayleigh-Benard对流的物理模型和数学模型，并采用有限容积法进行了系统的三维数值模拟，得到了长方体腔内Rayleigh-Benard对流的温度场和速度场，分析了腔体尺寸、体积份额、初始条件和Rayleigh数等对Rayleigh-Benard对流的影响，弄清了稳态流型及其转化、分岔结构及其特点，并确定了分岔的临界条件。　　 结果表明，(1)在稳态区域，流型有维持其自身稳定的趋势，以稳态解得到的流型稳定存在的Rayleigh数范围较以导热态得到的要宽，流型的转变往往伴随着壁面Nusselt的突变。(2)加入纳米颗粒后，封闭腔内Rayleigh-Benard对流发生的临界Rayleigh数随体积份额的增大而增大，随宽高比和长高比的增大而减小。(3)对流发生后，底部壁面平均Nusselt数随体积份额的增大而增加，腔体内流动强度随体积份额的增大而减小，周期性振荡的频率随体积份额的增大而减小，纳米颗粒的加入使得系统表现出更强的稳定性。(4)体积份额和腔体尺寸对分岔结构也有明显影响，分岔的临界Rayleigh数随体积份额的增大而增大，各种流态存在的Rayleigh数范围随腔体尺寸的增大而变窄。(5)不同初始条件下发生Hopf分岔的临界Rayleigh数差异很大，在周期性流动区域，振荡模式的不同会导致流动和传热的差异，频率和壁面平均Nusselt随振荡模式的变化而变化。(6)无论是纯流体还是纳米流体，流场都是由稳态经过Hopf分岔进入周期性振荡区域。在计算范围内，一共观察到四种分岔结构：稳态-单倍周期振荡-混沌、稳态-周期性振荡-稳态-周期性振荡-混沌、稳态-周期性振荡-倍周期振荡-周期性振荡-混沌和稳态-周期性振荡-倍周期振荡-混沌。在某些腔体尺寸、体积份额和初始条件下不会观察到倍周期振荡区域，流动直接由单倍周期流动区域进入了混沌流动区域。