介电液体中的电热对流主要关注流场、热场、电场及自由电荷之间相互作用所引发的具有独特流动现象与传热传质过程的复杂多场耦合问题,其涉及到流体力学、电化学、电动力学、传热学等多个领域,内部蕴含丰富的物理特性,且在许多重要领域如航空航天、制药、食品加工、电子工业等具有相当广阔的应用前景。由于电热对流数学模型的复杂性及其内部存在的丰富流态转变、失稳和分岔等现象,目前的相关研究工作还十分匮乏,且大部分都侧重于简单几何结构内的稳态问题,这极大地阻碍了电热对流在相关领域的应用和发展。针对这一现状,本文的研究工作主要围绕不同几何模型中的非定常电热对流问题而展开。首先详细讨论了直流电场作用下介电液体中电荷的主要产生及输运机制,明确了电热对流系统中各物理场的宏观控制方程,包括准静电极限下的Maxwell方程组、简化的能量守恒方程、连续性方程和考虑热电效应的动量守恒方程,并通过量纲分析导出了对应的无量纲控制方程组。进一步采用格子Boltzmann方法建立了相应的电热对流介观数值模型。随后,采用上述模型结合非线性动力分析方法对不同电荷产生机制下电热对流振荡失稳机理及混沌转捩机制进行了深入的分析,主要的研究工作概述如下:以圆环电热对流为模型,同时考虑同心和偏心配置,对比分析了不同驱动参数及几何结构下的流动形态及传热特性。在同心圆环结构下,当电场强度超过某一阈值后,电荷注入导致的径向流动将极大地提高系统的对流换热强度。在偏心圆环结构下,由于作用力的对称关系被打破,流动及传热行为变得更加复杂。进一步围绕研究过程中发现的电热对流周期自激振荡现象,以偏心圆环为模型展开了系统的分析,阐明了振荡行为的动力学特征及演化规律,确定库仑力和热浮升力在作用方向存在夹角区域相互竞争引起的受力失衡是导致流动振荡失稳的主要原因。获得了较大驱动参数范围内的流态分布图,并讨论了内外径比对流动振荡及传热的影响。以侧壁加热侧壁电荷注入的方腔电热对流为模型,通过对驱动参数的细致调整,观察且分析了系统从稳态层流途经非线性振荡失稳并最终进入确定性混沌状态过程中存在的丰富动力学行为特征及传热特性。通过对流场结构及电荷密度分布的可视化分析,讨论了系统振荡失稳的内部机理。采用非线性动力学分析方法,首次识别出方腔电热对流混沌转捩过程中存在的三种分岔路径,即涉及四个不可通约频率的拟周期序列、阵发性分岔序列及交替周期-混沌序列。进一步研究了剪切力对方腔电热对流三种典型单频周期振荡模式的影响,观察到由于剪切力、热浮升力及电场力之间相互作用导致的复杂流态演化,并发现剪切力对系统流动具有一定的致稳效果。以经典的平板Rayleigh-Bénard对流为基础,考虑不同电荷注入方向,首次发现了单极电荷注入对Rayleigh-Bénard对流二次失稳的抑制作用。进一步增大电场将导致系统再次失稳进入高频振荡模式,其频率较施加电场前高两个数量级。此外,研究发现系统流动模式及传热强度与电荷注入方向密切相关。进一步考虑电荷解离再结合机制,建立多种电荷电热对流的格子Boltzmann模型。在模拟研究了流场及电荷密度分布随离子解离参数及电场强度的变化情况后,通过耦合热效应,分析了Rayleigh-Bénard对流二次失稳条件下多种电荷电热对流的振荡稳定性,并讨论了流场结构对传热特性的影响。