玉米在热风干燥过程中存在能耗高、效率低、劣化严重的问题,探究其热质交换特性,不仅能够深化研究机理,还可为改善干燥工艺、优化干燥方法、提高干燥能效奠定理论基础。目前现有的非共轭模型虽对玉米籽粒进行了精确的物理建模,但未考虑周围流场对其干燥特性的影响;而共轭模型虽考虑了流场对玉米传热传质特性的影响,但在物理模型方面将物料简化为简单的三维图形;并且两者均是针对单个玉米籽粒展开研究,对实际干燥中多个物料干燥不均匀性的问题未做探讨。基于上述问题,本文以单个玉米籽粒实体模型为基础,考虑物料周围流体域,将CFD与传热传质模型耦合构建了三维多层玉米籽粒热风干燥共轭模型。利用该模型对多层玉米籽粒整体干燥特性、干燥不均匀性及其影响因素进行探究。首先,设计并搭建了多工况可控的热风干燥试验台。空气通过逐级喷淋加热,实现降温除湿、等焓加湿、等含湿量加热的过程,从而实现干燥工况稳定连续可控。利用该试验台开展多层玉米籽粒热风干燥试验,并基于试验数据从物料角度出发,探究了干燥比能耗最低的工况。结果表明,空气相对湿度一定时,风温在75℃上下,风速为1.50 m/s左右是玉米热风干燥的最优工况。其次,以多个玉米籽粒为研究对象,构建了三层玉米籽粒热风干燥共轭模型。为提高物理模型精度,以单个玉米籽粒三维实体模型为基础,建立了三种不同排布方式的多层玉米籽粒物理模型。同时对物料周围空气域进行建模,考虑了干燥过程中玉米籽粒内部温湿度场与周围空气的速度场、温度场、相对湿度场之间相互影响的关系,耦合CFD与传热传质构建了共轭模型。利用COMSOL Multiphysics软件对多层玉米籽粒热风干燥过程进行仿真,并利用试验结果对模型进行了验证,最大误差不超过11%。接着,基于仿真模型探究了多层玉米籽粒整体干燥特性及干燥不均匀性。在干燥过程的前75 min,温度梯度与浓度梯度共同促进传质的进行;在干燥中后期,水分扩散的主要驱动力是浓度梯度。因热风与物料接触时序性及冷湿空气的沉积效应,热风入口侧上方区域物料干燥最快,出口侧下方干燥最慢;顶层物料干燥速率大于底层,且沿空气流动方向差异性逐渐增大。为比较不同位置处玉米籽粒含水率的差异,提出了无量纲评价指标——干燥不平衡率（ε）。从总体上看,ε具有干燥前期快速上升,中后期先缓慢下降后逐渐上升的变化趋势。最后,分析了入口风温(Tin,air)、入口空气相对湿度(RHin,air)、入口风速(uin,air)对玉米籽粒整体干燥特性及干燥不均匀性的影响。其中,Tin,air越高,干燥速率越快,同时刻ε越大、中期下降趋势越明显。同时,随着RHin,air的增大,干燥速率呈降低趋势,同时刻ε减小、中期下降趋势明显。此外,随着uin,air的升高,干燥速率呈上升趋势,同时刻ε降低且中期下降趋势增强。干燥至300 min时刻,Tin,air由45℃升高至75℃,玉米籽粒平均干燥速率提高了76.81%,每升高10℃,ε增大约0.1507;RHin,air从30%升高至60%,玉米籽粒平均干燥速率降低了5.70%,ε减小了0.2441;uin,air由0.50 m/s升高至2.00 m/s,玉米籽粒平均干燥速率增大了11.71%,ε降低了0.4639。