计算机辅助设计(CAD)技术最为显著的成就就是三维设计技术的迅速发展以及由此带来的设计理念的更新与变革。目前,三维CAD技术已经广泛应用于工程设计的各个领域,它的应用大大缩短了工程设计周期,降低了设计成本,避免了设计偏差导致的大量资源浪费和工期延误。论文阐述了三维设计的必要性、发展历程及方向。比较目前国内外流行的几种三维设计软件功能上的特点与差异。对复杂工程进行三维建模与有限元分析,以双层取水口为例,利用CATIA的零部件及装配功能完成三维模型的建立,介绍CATIA软件在工程三维设计中的应用。研究了三维实体建模过程中出现的关键技术问题,在此基础上,完成ANSYS模型的导入,建立有限元模型进行分析计算,实现CATIA与ANSYS的联合使用。同时,开发实现多种辅助功能,如:二维工程图的生成、精确工程量的计算、钢筋图、碰撞检测、生成批注等。采用三维设计,直接生成三维结构,能够更真实的反映结构的空间形状,描述各结构之间的空间关系,能够在投入施工之前展现设计结果,确保设计的合理性。而采用软件组合的方法能够最优组合各软件的长处,为大型复杂结构的设计提供有力的工具,产生重大的经济效益和社会效益,具有良好的应用前景。如今三维设计已渗透到各行各业,将成熟技术引入到水利水电行业中是可行的。