熔融沉积成型技术由于其操作便捷、设备成本低廉等优点在工业生产中广泛应用。采用颗粒进料的螺杆挤出装置能够解决熔融沉积成型3D打印机成品机械性能不理想,丝料易断等问题。螺杆挤出装置中颗粒流动及熔融特性对成品质量产生重要影响,但相关研究仍不完善。因此,本课题以应用于熔融沉积成型的螺杆挤出装置为研究对象,针对输运段颗粒流动行为及熔融段颗粒熔融、流动过程开展数值模拟与实验研究。首先建立螺杆挤出装置数学模型。建立输运段颗粒离散模型,并在颗粒运动方程中加入定向恒转矩模型以考虑滚动摩擦阻力。此外,采用基于软球模型的线性弹簧阻尼模型计算接触力。最后,建立熔融段守恒方程及熔体粘度模型等,并采用Syamlal-O’Brien曳力模型描述相间动量交换。基于单片机控制技术搭建螺杆挤出装置实验台,对输运段颗粒流动特性进行实验研究。应用离散单元法进行对应的数值模拟,将实验与模拟结果对比以验证模型的准确性。结果表明,在间歇进料与连续进料两种方式下,颗粒质量流量均随螺杆转速的增加而增加,而颗粒填充率均相应减小,连续进料方式更适合应用于3D打印,因为该方式下质量流量相对标准偏差更小。针对聚乳酸、聚氨酯、聚丙烯三种颗粒,应用离散单元法进行输运段颗粒流动特性数值模拟,同时研究输运段颗粒与颗粒间、颗粒与壁面间滚动摩擦对颗粒流动特性的影响,分析的主要流动参数有颗粒质量流量,速度分布,碰撞频率等。研究发现,颗粒与壁面间滚动摩擦系数的增加使得三种颗粒出口质量流量相应减小,速度相对标准偏差增大。滚动摩擦及接触力引起的转矩随滚动摩擦系数的增大而增大,与总转矩变化趋势一致。随着颗粒间滚动摩擦系数的增大,三种颗粒质量流量先减小后增大,总转矩与碰撞频率与其变化趋势一致。最后,基于欧拉-欧拉多相流模型对熔融段流道中颗粒下落过程熔融、流动特性进行数值模拟。首先与参考文献中的实验结果进行对比以验证模型的合理性,同时进行网格无关性验证。研究发现,颗粒熔化时间随着加热温度的升高而减小,且减幅趋缓;颗粒初始下落速度越高,熔化时间越小,且同一时刻下颗粒的固相体积分数更小。