南水北調東線一期工程新建大型泵站21座，從長江下游抽水，逐級提水北送，以解決山東、華北、天津等地的缺水問題。工程建設中，泵裝置進、出水流道的水力設計是直接影響水泵機組運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的核心技術問題。傳統(tǒng)的大型泵站流道水力設計方法以一維的"平均流速法"為理論依據(jù)，與實際的三維湍流流場出入很大，無法實現(xiàn)對設計流道三維湍流流場的控制。

課題主要研究內容包括：（1）研究水泵葉輪進口水流運動規(guī)律和導葉出口速度環(huán)量影響出水流道三維流場的機理，解決進、出水流道數(shù)值計算分析研究方法的邊界條件問題，提出進、出水流道三維湍流RANS方程正問題的求解方法；（2）求得泵裝置內優(yōu)異的三維湍流流場，將進、出水流道水力設計的反問題轉化為優(yōu)化水力設計問題，用一系列流道三維正問題的解逐次逼近其最優(yōu)解；（3）創(chuàng)建泵裝置進、出水流道三維復雜形體參數(shù)化設計的數(shù)學模型及系列流道成形建模系統(tǒng)；（4）以進、出水流道三維數(shù)值計算分析研究方法為基本單元，創(chuàng)立多層次的流道分步優(yōu)化水力設計方法；（5）逐一研究泵裝置進、出水流道主要幾何變量與流道水力性能的內在聯(lián)系，確立不同型式進、出水流道水力設計準則，為泵裝置流道的優(yōu)化水力設計奠定基礎；（6）提出進、出水流道模型試驗方法，攻克導葉出口速度環(huán)量測試等難題，創(chuàng)建檢驗進、出水流道水力性能的實驗平臺；（7）探明大型泵裝置性能與泵段性能關系的規(guī)律，提出大型泵裝置水泵選型和裝置效率預測方法。

成果的先進性及創(chuàng)新點：

（1）揭示了水泵葉輪進口和導葉出口三維湍流流動的運動規(guī)律，提出了進、出水流道三維湍流RANS方程正問題的求解方法。

（2）創(chuàng)建了流道三維復雜形體參數(shù)化設計數(shù)學模型及成形建模系統(tǒng)，提出進、出水流道優(yōu)化水力設計方法。

（3）研明進、出水流道主要幾何變量影響其水力性能的基本特性，確立了進、出水流道水力設計準則。

（4）構建進、出水流道水力性能實驗平臺，解決了水泵導葉出口水流速度環(huán)量測試及進、出水流道水力性能檢驗等難題。