南水北调东线一期工程新建大型泵站21座，从长江下游抽水，逐级提水北送，以解决山东、华北、天津等地的缺水问题。工程建设中，泵装置进、出水流道的水力设计是直接影响水泵机组运行稳定性和经济性的核心技术问题。传统的大型泵站流道水力设计方法以一维的"平均流速法"为理论依据，与实际的三维湍流流场出入很大，无法实现对设计流道三维湍流流场的控制。
课题主要研究内容包括：（1）研究水泵叶轮进口水流运动规律和导叶出口速度环量影响出水流道三维流场的机理，解决进、出水流道数值计算分析研究方法的边界条件问题，提出进、出水流道三维湍流RANS方程正问题的求解方法；（2）求得泵装置内优异的三维湍流流场，将进、出水流道水力设计的反问题转化为优化水力设计问题，用一系列流道三维正问题的解逐次逼近其最优解；（3）创建泵装置进、出水流道三维复杂形体参数化设计的数学模型及系列流道成形建模系统；（4）以进、出水流道三维数值计算分析研究方法为基本单元，创立多层次的流道分步优化水力设计方法；（5）逐一研究泵装置进、出水流道主要几何变量与流道水力性能的内在联系，确立不同型式进、出水流道水力设计准则，为泵装置流道的优化水力设计奠定基础；（6）提出进、出水流道模型试验方法，攻克导叶出口速度环量测试等难题，创建检验进、出水流道水力性能的实验平台；（7）探明大型泵装置性能与泵段性能关系的规律，提出大型泵装置水泵选型和装置效率预测方法。
成果的先进性及创新点：
（1）揭示了水泵叶轮进口和导叶出口三维湍流流动的运动规律，提出了进、出水流道三维湍流RANS方程正问题的求解方法。
（2）创建了流道三维复杂形体参数化设计数学模型及成形建模系统，提出进、出水流道优化水力设计方法。
（3）研明进、出水流道主要几何变量影响其水力性能的基本特性，确立了进、出水流道水力设计准则。
（4）构建进、出水流道水力性能实验平台，解决了水泵导叶出口水流速度环量测试及进、出水流道水力性能检验等难题。