近年来,新能源技术的蓬勃发展不仅降低了对传统化石能源的依赖,也减轻了传统能源使用中产生的废气、废水对环境的危害。其中,热电发电器件（Thermoelectric generator,TEG）能够将热能直接转化为电能,具有体积小,无传动部件等优点,获得了广泛的关注。因此热电发电器件被广泛应用于空间技术、光伏耦合发电、汽车尾气废热回收等领域。然而对热电器件的研究大多仍处于实验室研发阶段,其发电性能远远不及传统发电技术。影响热电器件性能的因素众多,如器件的几何位形、不稳定的热源等。对于不同的工作需求,热电器件的几何位形常常有所改变,这影响了热量在热电器件中的传输方式,进而影响热电器件的性能。近年来有许多研究报道了热电元几何位形对热电器件性能的影响,但大部分仅仅局限于对热电元的长宽进行优化,忽略了热电元的侧面设计对热电器件性能的影响。另外,在一些热电器件应用领域中,常常伴有热源不稳定从而影响热电器件性能的情况。相变材料（phase change material,PCM）是一种在物质状态改变时,保持温度不变的同时吸收或释放大量潜热的储能材料,能够解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾,在与热电器件耦合后不仅提高了热电器件所产生的电能,也减少了外部能源的浪费。在热源温度固定时,热电器件的冷端环境会直接影响到热电器件冷热端的温差进而影响到热电器件的性能。而在相变热电偶合器件中,冷端的温度在影响冷热端的温差的同时会影响到热量在耦合系统中停留的时间进而影响到相变热电耦合器件的工作时间。本论文建立了不同几何位形的热电器件和相变热电耦合系统的模型,采用描述相变问题的焓法基本方程和描述热电器件的三维热电耦合方程,针对不同热电元几何位形和相变热电耦合器件中冷端温度与相变材料的匹配问题以及相变热电耦合中热电元的冷热端体积差异对相变热电耦合器件总电能的影响进行了研究。本论文的主要研究内容以及研究结果如下:（1）比较了不同侧面设计的梯台状、柱状、倒置倒台状热电元对热电器件输出功率的影响。研究结果表明,热电元冷热端比值为1时,热电器件有最优的输出功率。并且随着冷热端温差的提升,热电器件的输出功率的提升量随之增加。对于热电元几何位形为台状和倒置梯台形状时,热电元侧面设计使热电元的等温界面更加均匀,有利于输出功率的提升。（2）在不同相变温度和相变材料体积条件下,相变热电耦合器件中冷端温度对相变热电耦合器件撤去热源后的总发电量的影响。当相变材料的相变温度接近于热源温度时,选择合适的冷端温度能够在保持较大温差的同时延长相变热电耦合器件的工作时间。另外,相变材料的体积越大,其储存的热量越多,相变热电耦合器件的总发电量随之提升,但其单位体积发电量降低。（3）相变热电耦合器件中不同几何位形热电元对相变热电耦合器件总发电量的影响。在相变热电耦合器件中,当热端的总热量固定时,倒台状热电元的热端的温度较高,并且由于冷端体积较小,单位时间内排出的热量减少,延长了相变热电耦合器件的工作时间,相变热电耦合器件在撤去热源后有最优的总电能。