目前冰在人类的生活中应用十分广泛,从食品行业到工业领域,冰已经成为不可缺少的物质。人类制冰的方式众多,但制冰的能源主要依靠电能,而水能是大量可再生资源中最易获取的能源之一,无污染且相对广泛的存在于地球上。水力驱动制冰机的研究可以充分利用低水位水能,通过对低水位水能的开发来满足人们对冰的需求,充分利用低水位水能制冰来为人类服务。本文针对我国江域及河流的水流速度现状,结合当前国家节能减排的基本国策,提出了一种能够利用低水位水能制冰的装置。文中首先对制冰机进行了总体设计,采用机械能-电能-机械能的转换方式,通过计算得出了设备的总功率及压缩机的功率,并对制冷系统的各个部件进行了计算选型,确定了制冷系统各部件的型号规格。其次,本文对水流驱动制冰机的动力驱动进行了设计,以贝茨理论和经典设计理论为基础,对叶轮的总体参数进行了设计和优化,保证叶轮能够在低速流动的水中获取足够的能量,获能的功率能够为发电机提供足够的机械能动力,从而使发电机工作并进行蓄能,驱动压缩机制冷。再选取NACA系列的翼形,优化叶轮参数,借助三维软件Solidworks建立叶轮的三维模型,并通过3D打印技术完成叶轮模型生成。对机械部分进行了设计和优化,对变速箱、主轴、和轴承等进行了强度校核和选型。由于设备在水下运行,所以对密封的要求极为严格,设备壳体连接部分都配有橡胶垫作为静密封,主轴部分通过齿形滑环式密封圈实现了主轴的动密封。同时对主轴部分进行了动平衡仿真,保证了设备在水下平稳的运转。最后本文基于Ansys Fluent软件对叶轮进行数值仿真分析,用ICEM进行前处理,对叶轮进行非结构化网格划分,对比了二叶片、三叶片和四叶片叶轮的水动力特性,证明了三叶片叶轮具有最佳的功率输出。本文初步设计了水力驱动制冰机的核心部件,并对叶轮进行了优化设计,借助有限元仿真技术,确保叶轮能为水力驱动制冰机提供足够的动力,从而能实现低水位的制冰。