В CSS селектор класса - это имя, перед которым стоит точка («.»), А селектор идентификатора - это имя, перед которым стоит хеш-символ («#»).
Нижеследующее изменение будет работать.
<a class="thumbnail" href="#"><img src="http://dummyimage.com/150x150/0066ff/fff">
</a>
<div id="title">filename.jpg</div>
.thumbnail {
display: block;
width: 150px;
height: 150px;
}
.thumbnail:hover + #title {
display: block;
}
#title {
display: none;
color: #ffffff;
background-color: #000000;
text-align: center;
width: 130px;
padding: 10px;
}