协调水电开发与生态环境保护的关系是人类与自然和谐相处的一个重要课题。水电站的建设会对自然生态环境产生负面影响,为了将其对环境的影响降到最低,必须用科学的方法找到对环境友好的且行之有效的水电开发方式。设置导水叠梁门的分层取水进水口就是为此而设计运用的一种新型的发电进水口,它既能满足发电的要求又符合生态环境保护的需要,因此分层取水进水口的水力性能及流动特征倍受关注。当前分层取水进水口研究主要借助于模型试验,因此研究成果不可避免地受缩尺效应的影响,同时还受测试手段及设备的限制。本文以滩坑水电站分层取水进水口为研究背景,以大型计算流体动力学软件(FLUENT)为平台,运用三维紊流模拟技术,对分层取水进水口首次展开了较为全面的研究,初步揭示了这种具有复杂结构的进水口水流流动特性,预测了其水力性能。在对几种不同湍流计算模型比较分析的基础上,结合分层取水进水口水流流动的特点,选用Realizablek-ε模型为分层取水进水口三维流场数值模拟的数学模型；同时,采用壁面函数法与Realizable k-ε模型相配合,较好地解决了分层取水进水口各过流断面中近壁区流动的计算问题。利用FLUENT中专门的前处理划分网格的软件——GAMBIT对计算区域进行了混合网格的划分,较好地适应了分层取水进水口的结构体型,获得了较高的计算精度。文中还详细地给出了各种边界条件的设置。本文给出了分层取水进水口水流流动的控制方程,采用在CFD领域通用性和广泛性最好的有限体积法对控制方程进行离散和数值求解,讨论不同的几种高阶差分格式对离散方程数值计算精度的影响。采用刚盖假定法对相对稳定的自由水面进行了简化近似处理；采用流体体积函数(VOF法)处理水气交界面,并于与Realizablek-ε模型耦合模拟非恒定流工况下部分水库区域(进水口前缘)、进水室及管道系统的水流运动。为了加快迭代计算的收敛速度、提高了效率减少机时,本文采用基于混合网格的PISO算法。通过对分层取水进水口恒定流及非恒定流工况下的三维紊流数值模拟,获得了三维流态,提供了完善的流场数据及流速分布。分析了进水室不同设置宽度对水库表层水引用、进水室流态、流速分布及水头损失的影响,据此为实际工程优化了进水室尺寸,提出五种消涡措施并作详细地分析比较。数值模拟结果与模型试验结果对比表明,使用的紊流模型能精确模拟分层取水进水口的水流,数值模拟方法是可行的。数值计算成果及相关结论可作为同类工程的参考。