全球变暖和能源消耗问题促使制冷技术寻求新的发展,电热效应制冷技术有着环境友好、制冷效率高、制造成本低等优点,而且能实现微型化,因此对电热制冷装置的研究有着重要意义。本文在现有的电热制冷装置的基础上设计了新型的固体热开关电热制冷装置,采用comsol对其进行了数值模拟研究,并对其性能影响因素进行了分析。主要的研究内容及结果如下:（1）在对电热制冷技术发展历程、工作原理、特点、关键技术进行分析对比研究的基础上,利用热电材料的特性,采用热电材料碲化铋（Bi₂Te₃）作为热开关设计了一种新型固态热开关制冷装置。（2）对设计的固态热开关电热制冷装置进行了数值模拟研究。将电热效应简化为随时间变化的内热源,分别建立了电热模块及热电模块的热传导方程。计算了冷端为25℃、热端为31℃、周期为200ms条件下装置的运行情况,得到不同时刻的温度云图以及各个探测点的温度随时间的变化情况,一个周期内制冷量达到227m J,装置的COP达到了1.84。对同一工况下,有无电热模块的两种装置模拟计算发现,有电热模块的制冷装置的制冷量较无电热模块提高了23%,表明加入电热模块对装置性能有一定程度的改善。（3）研究了系统温度跨度、周期等对装置性能的影响。计算了2K～7K六种温度跨度下的装置性能,结果表明:装置的制冷量以及COP都随着温度跨度的增加而降低,而热力学完善度随着温度跨度的增加而先增加后减小,在温度跨度为6K时达到最大值,说明温度跨度在6K时装置的制冷循环最接近于逆卡诺循环,系统的性能也最好。研究了系统运行周期对装置吸热量和放热量的影响,发现周期在50ms～200ms之间,吸放热量的增长速率很快,200ms后吸放热速率开始明显下降,逐渐趋于饱和。随着周期的延长,COP先增加后减小,在200ms时COP取得最大值。此外,还研究了不同周期下系统吸热和放热功率随时间的变化,得出在200ms周期时有最大的吸热功率。结果说明在周期为200ms时,装置的吸热量和放热量趋近于饱和,而装置的COP也达到最大,表明在周期为200ms时系统的性能达到最优。（4）本文设计的新型固态热开关电热制冷装置的制冷功率和COP与现有类似制冷装置相比,制冷量和制冷功率都有了很大程度的改善,但是其还受限于热电材料的发展,还有一定的发展空间。在现在电热制冷装置和新设计的固体制冷装置的基础上,结合重力热管和脉冲管道的特性设计了两种新型的电热制冷装置,通过各个方向的叠加以期实现温度跨度和制冷效率的提升。