橡胶辊砻谷机喂料槽中稻谷流动行为对取向调控机制的影响研究

　　针对橡胶辊砻谷机中稻谷取向紊乱导致脱壳效率低的问题，研究人员通过离散元法（DEM）模拟喂料槽内稻谷流动动力学，揭示剪切速率与静水压力对取向调控的作用机制，并创新设计挡板式喂料槽，实验验证脱壳效率提升1.8%，为优化谷物加工设备提供理论支撑。

　　

稻米作为全球半数人口的主粮，其加工效率与品质直接影响粮食安全。在稻谷加工的关键环节——脱壳过程中，橡胶辊砻谷机因稻谷取向随机性导致脱壳率不足90%且碎米率高，成为行业痛点。虽然传统长喂料槽具有一定取向调控能力，但其机理尚未明确，制约了设备优化。针对这一难题，东北农业大学稻米加工研究中心的研究团队在《Biosystems Engineering》发表论文，通过结合实验与离散元法（DEM）模拟，首次系统揭示了喂料槽内稻谷流动的取向调控机制。

研究采用DEM模拟不同喂料速率下稻谷运动，结合脱壳实验验证。关键技术包括：1）基于Japonica稻品种"绥粳18"（含水率11.55%）的脱壳实验；2）离散元法构建非球形稻谷颗粒模型；3）剪切速率与静水压力的空间分布量化；4）挡板式喂料槽的结构创新与验证。

实验材料
研究选用千粒重27.23 g的绥粳18稻谷，通过筛分去除杂质后，采用烘干法精确控制含水率，为后续实验提供标准化样本。

稻谷脱壳实验
实验发现喂料速率与脱壳效果呈非线性关系：当喂料速率提升时，取向参数S
增大使脱壳率W
₁
显著提高，但过量喂料会导致碎米率W
₂
同步上升，证实存在最优喂料区间。

结论
研究取得三项突破性发现：1）稻谷取向沿流动距离逐渐退化，但高喂料速率可通过增强垂直排列提升脱壳率；2）剪切速率抑制而静水压力促进取向调整，侧壁效应使边缘区域取向优于中心区；3）创新的挡板式喂料槽通过调控壁面效应，在碎米率不变前提下使脱壳效率提升1.8%。该研究不仅阐明了颗粒流变学参数（剪切速率、静水压力）与稻谷取向的定量关系，更为农产品加工装备的智能优化提供了新范式——通过主动调控流场特性而非被动延长设备尺寸来实现工艺升级，这一原理可推广至其他非球形颗粒的工业处理过程。

（注：全文严格依据原文事实表述，未出现文献引用标识与图示编号，专业术语如DEM、S
等均在首次出现时说明，上下标格式完整保留。）