前混合磨料水射流相比后混合磨料水射流因其有利于水介质对磨料的能量传输，因此拥有更高的切割、破碎效率。磨料粒子的加速效率是决定磨料射流破碎靶体效果的因素，但是测试实验要在尺寸很小的喷嘴内研究水与磨料之间混合时的相互作用是极其困难的，因此通过数值模拟研究前混合磨料水射流中磨料加速过程，对提高水介质对磨料的加速效率，优化喷嘴结构等方面具有重要意义。本文首先基于SPH-FEM耦合算法建立前混合磨料水射流数值模拟仿真方法，然后通过ICT扫描实验与3DPIV实验，对比分析了冲孔形态及喷嘴出口处磨料粒子速度，验证了模拟仿真方法的可行性，最后利用所建立的模拟方法对前混合磨料水射流中磨料粒子的加速过程进行了模拟仿真。主要研究成果如下：①建立了基于SPH-FEM耦合算法的前混合磨料水射流数值模拟方法：水采用SPH建模，磨料、喷嘴、柱塞、靶体采用FEM建模；柱塞以一定运动速度作用于水，使水以一定的流量向前运动，流动的水带动事先随机分布于水中的磨料，通过收缩喷嘴形成高速磨料水射流。该模型既可以用于研究前混合磨料水射流中磨料粒子的加速过程，又可以用于研究前混合磨料水射流对靶体的作用特性。②通过ICT扫描实验与3DPIV实验，对比分析了冲孔形态及喷嘴出口处磨料粒子速度：磨料水射流冲孔截面呈“V”形，仿真结果与ICT扫描结果吻合较好；相同工况下，仿真速度为116.55m/s，实验测得的速度为112.41m/s，仿真与实验的误差为3.7%，验证了前混合磨料水射流模拟方法的正确性。③利用建立的模型模拟分析了前混合磨料水射流中磨料粒子的加速过程、运动轨迹以及喷嘴结构对磨料粒子加速的影响：磨料粒子进入喷嘴收敛段之前已基本达到与水相同的运动速度，进入喷嘴收敛段之后，磨料粒子得到加速，但与水的速度差逐渐拉大，进入直线段后，水速度趋于稳定而磨料粒子将一直加速，在离开喷嘴的短距离范围内，水速度很快稳定，磨料粒子在喷嘴外核心段射流的作用下继续加速，并最终也趋于稳定；磨料粒子在收敛段运动比较剧烈，进入直线段后，运动较收敛段平缓；磨料粒子速度随喷嘴收敛段的延长而增加，增加效果有限，随直线段的延长而增加，速度增加相对显著，在流量为62L/min的工况下，收敛段长度增加20mm，速度增加2.5m/s，直线段长度增加20mm，速度增加7.5m/s。