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定性和經濟性的核心技術問題。傳統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，與實際的三維湍流流場出入很大，無法實現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律和導葉出口速度環量影響出水流道三維流場的機理，解決進、出水流道數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解；（3）創建泵裝置進、出水流道三維復雜形體參數化設計的數學模型及系列流道成形建模系統；（4）以進、出水流道三維數值計算分析研究方法為基本單元，創立多層次的流道分步優化水力設計方法；（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量測試等難題，創建檢驗進、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）創建了流道三維復雜形體參數化設計數學模型及成形建模系統，提出進、出水流道優化水力設計方法。

（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量測試及進、出水流道水力性能檢驗等難題。