本項目依托南水北調東線工程臺兒莊泵站，以低揚程立式軸流泵站直管式出水流道為研究對象，提出以三維流動理論為基礎的優化水力設計方法，設計適合低揚程立式泵站特點、水力性能優異的直管式出水流道型線，實現流道型線的最優化，以達到提高水泵裝置性能、降低泵站能耗的目的。具體研究內容包括：

（1）采用PHOENICS計算軟件，以CAD軟件為平臺，編程解決直管式出水流道三維實體模型的問題，實現直管式出水流道三維紊流流動的數值模擬；

（2）在盡可能短的流道內，最大限度地回收水流動能，建立出水流道優化水力計算的目標函數；

（3）以流道動能回收系數為目標函數、以流道內的流速分布狀況為依據，調整流道型線，逐一優化流道各幾何參數，以消除流道內的不良流態，最終實現流道的最優設計；

（4）按照優化結果，設計透明的流道模型試驗裝置并進行試驗，觀察流道內的流態、測試流道的水力損失，以檢驗和比較不同型線直管式出水流道優化設計的結果；

（5）根據流道優化計算結果和流道模型試驗研究成果，進行水泵模型裝置試驗，最終檢驗水泵裝置的水力性能。

成果的先進性：

建立了泵站出水流道三維優化水力設計方法，較好地解決了出水流道中普遍存在的漩渦及脫流問題，為類似泵站出水流道的設計提供技術支撐；設計出水流道水力性能專用模型試驗裝置，進行出水流道的流態觀察和流道水力損失的準確測量，解決了優化水力設計成果的試驗驗證問題；在出水流道試驗裝置中，首次采用旋度計可以定量計入水泵導葉出口環量，為分析、研究泵站出水水流特性提供了重要的理論依據。研究成果填補了大型低揚程立式軸流泵站直管式出水流道優化設計的空白。