深床干燥机如何实现气流均匀穿透稻谷层？

稻谷干燥是保障粮食安全的关键产后环节——刚收获的稻谷含水量通常在22%–30%之间，若不及时干燥至14%以下，酶活性增强和霉菌滋生会大幅降低稻谷及大米的品质。深床干燥机作为一种高效的对流干燥设备，通过气流、温度和相对湿度的协同作用带走水分，是当前广泛应用的干燥技术之一。但该技术存在一个核心问题：如何设计曝气系统，才能让干燥气流均匀穿透稻谷层，避免局部过干或未干透？

印度尼西亚茂物农业大学的Diswandi Nurba等通过计算流体动力学（CFD）模拟与AHP-TOPSIS多标准决策分析的结合，系统评估了四种曝气系统设计的性能，为这一问题提供了科学解答。相关成果已发表于《农业科学与工程前沿》（英文）2025年第12卷第2期（DOI: 10.15302/J-FASE-2024577）。

传统干燥机曝气系统设计多依赖经验或单一指标测试，难以全面考量气流、压力、温度、湿度等多维度因素的影响。本研究采用“模拟+多标准决策”的组合方法：首先用CFD技术对四种曝气系统模型（由“锥底/斜底”两种底板形状与“矩形/圆形”两种管道布局组合而成）进行模拟，直观呈现干燥腔内气流速度、压力、温度和湿度的分布情况；随后引入AHP-TOPSIS方法，将CFD得到的量化数据（如气流均匀度、压力变化、温湿度波动等）作为评估指标，通过多维度权重分析，综合评选出最优设计。这种方法既避免了单一指标的片面性，又通过计算机模拟降低了实验成本，为干燥设备设计提供了更高效的技术路径。

研究结果显示，四种模型中，采用“斜底+圆形管道”的“Model 4”表现最出色。CFD模拟发现，斜底设计减少了干燥机底部的气流阻碍，让空气在进入稻谷层前能更自由地扩散；圆形管道布局则通过更均匀的径向气流分布，避免了矩形管道易出现的“气流盲区”。两者结合后，干燥腔内气流速度波动更小，温度和湿度分布更均匀。5小时干燥模拟显示，Model 4的平均干燥速率达2.22%/小时，可使稻谷的平均含水量降至13.9%，显著优于其他模型。

这项研究将“可视化模拟”与“多维度评估”深度融合。传统设计常因“气流分布不均”导致稻谷品质参差不齐，而新方法不仅能直观呈现气流“哪里强、哪里弱”，还能通过数学模型综合比较不同设计的优劣，为优化提供明确的方向。

对于实际应用，“斜底+圆形管道”的曝气系统设计能够提升干燥效率，减少因局部未干透导致的霉变损耗，同时通过更均匀的温湿度控制保障了稻谷的品质——这对热带地区尤为重要，当地高温高湿环境下，稻谷需在收获后12–24小时内完成干燥，优化干燥技术可助力粮食减损。