核主泵作为核电站的心脏,是核岛一回路内唯一长期高速旋转的装备。目前我国现役的核主泵全部依赖进口。因此,核主泵是我国核电装备国产化必须解决的瓶颈难题。本论文针对核主泵的水力设计,首先提出了一种适用于核主泵水力部件优化的数值模拟方案,对初步设计的满足AP1000核主泵水力参数的模型完成了优化设计；其次,提出了一种适用于核主泵建模及动画展示的方法,完成了核主泵虚拟样机的建模与动画；最后完成了核主泵缩尺模型的设计加工,并通过水力试验验证了数值模拟方案的可靠性和优化设计的可行性。本论文主要开展的研究工作如下：1、核主泵水力部件的优化设计。基于ANSYS-Workbench平台,提出了一种适用于核主泵水力部件优化的数值模拟方案。通过在ANSYS-Workbench中搭建集建模、数值模拟、后处理分析及参数优化的平台,对课题组初步设计的水力模型完成了优化设计,初步满足AP1000核主泵的水力设计要求。2、核主泵虚拟样机的建模与动画。鉴于核主泵的内部结构复杂性及内部流动不可观测性,提出了一种适用于核主泵建模及动画展示的方法。在已优化完成的水力部件的基础上,完成了核主泵虚拟样机的建模、装配与渲染,而后生成了核主泵装配及运行动画,以动画的形式直观地展示核主泵的基本构造、部件特写及运行过程,为后续核主泵研究提供了虚拟样机模型。3、核主泵缩尺模型的水力试验。完成了满足AP1000核主泵水力性能的1：2.5缩尺模型的优化设计,生成了三维零件图,绘制了叶轮及导叶部件的木模图,并完成了水力部件的加工,开展了水力试验。最后对比分析了数值模拟结果与试验结果的差异,验证了数值模拟的可靠性及优化设计的可行性。