Rayleigh-Bénard（R-B）对流作为科学领域的经典课题,与大气对流、海洋环流、太阳能集热器、晶体生长和热交换器等许多自然现象和工程应用紧密相关,有着悠久的研究历史和丰富的成果。但是,目前对R-B对流的研究方向主要集中于密度随温度呈线性变化的常规流体,而对具有密度极值流体和气体混合物的R-B对流问题的研究相对较少。本文以环己烷氧化过程中的R-B对流问题为研究背景,采用三维数值模拟研究了立方腔体内具有密度极值环己烷/氧气混合物的R-B对流,获取了对流发生的临界条件以及稳定存在的流型,通过改变Rayleigh（Ra）数、密度倒置参数和宽高比,分析总结了各种流动结构的演变规律、传热特性和振荡特性,并拟合得到了平均Nu数传热关联式。主要结论如下:随着Ra数的增加,系统由静止的导热态转变为稳定的热对流,再转变为三维振荡对流。随着密度倒置参数Θm的增加,热对流开始和对流发生振荡的临界Ra数都随之增加。当Θm较小时,流动发生在整个腔体中,临界流型与常规流体相似。当Θm较大时,临界流型发生改变,在密度极大值以上的流体层中出现次级流胞,腔体顶壁附近区域存在流动滞止层。密度倒置参数对流型结构、流型的演变过程和稳定范围有很大影响,不同密度倒置参数下的流型演变分岔图各不相同。此外,观察到了流动演变过程中存在的滞后现象。随着宽高比A的增加,热对流开始和对流发生振荡的临界Ra数都随之减小。当A≤0.5时,不同密度倒置参数下得到的临界流型均为直单涡卷结构。当A≥1时,若Θm增大到超过0.2,临界流型发生改变。当A=0.25和0.5时,获得的流型种类最少,演变过程单一。当A=2时获得的流型种类最多,流型演变过程最为复杂。不同的流动结构具有不同的振荡特性。与稳定的流动结构相比,发生振荡时的流动结构流速明显增大,并且热流和冷流的轮廓线通常会变得凹凸不平。随着Ra数的增加,当流动结构发生演变时,振荡的幅度和主频迅速增大;而当流动结构变化不大时,振荡频率增加的幅度很小。系统的传热能力随着Ra数和宽高比的增加而增强,随密度倒置参数的增加而降低。局部最大传热速率总是出现在冷流体向底壁下降流动的地方,而局部最小传热速率则出现在热流体从底壁上升的地方。