热电发电技术因其可将热量直接转换为电能,无需外加能源,不产生排放,且转换不受传热介质限制,现已成为工业余废热回收和资源再利用的有效途径。然而该技术发电效率增长并不明显且当热电模块长时间处于热环境时,由于模块各部分热物性参数不同,会导致模块稳定性降低。本研究通过自编程方法,基于传统矩形棱柱结构,使用模拟软件ANSYS Workbench对热电模块发电性能与模块结构形变之间规律进行研究,通过对模块发电性能进行数值分析,得到模块发电性能基本数据。为了对模块未知结构进行求解,设计单点偏移方案,通过对热电臂各顶点进行偏移,使模块结构产生形变,然后通过拟合公式推导模块未知结构发电性能。其次对热电模块结构稳定性进行分析,通过改变模块水平方向（X方向和Y方向）上热电臂数量,探究模块结构稳定性变化规律。最后通过所得结论对热电模块进行结构优化设计,得到发电性能最优以及稳定性最高的模块结构优化方案。主要研究内容如下:（1）热电模块转化效率主要受模块吸热性能影响,模块顶点偏移半径会改变吸热性能最大值,当顶点偏移半径较大时,模块吸热性能最大值增加,同时模块转换效率降低。当模块顶点不发生偏移时,模块热电转换效率最大,最大转换效率为7.57%。当模块顶点偏移角度θ=210°,偏移半径ρ=0.8 mm时,热电模块输出功率最大,最大输出功率为0.125 W。（2）热电模块顶点偏移角度与偏移半径对模块热电性能影响量不同,模块偏移角度小于142°或偏移半径小于0.31 mm时,输出功率主要受到偏移半径影响,但与偏移角度影响相差较小,随着角度与半径增大,模块输出功率受到偏移角度影响增大。（3）单体热电模块受热时存在应力集中现象,应力集中在模块热端导电电极中心处,而热电臂上产生应力较小,最大应力为76.281 MPa。单体热电模块中心处形变量较小,形变量由模块中心向模块边缘递增,模块最大形变量为0.245μm。（4）根据模块稳定性情况设计了两组优化模型,为了尽可能降低模块产生热应力,需要将模块水平方向热电臂数量设为14和12,这样可以有效降低模块受热产生的热应力。为了降低模块受热变形,将水平方向上热电臂数量设为20和16,以降低模块形变量大小。