油莎豆（Cyperus esculentus L.），常被称为“地下核桃”，是一种兼具高营养价值、显著健康益处和优异生态适应性的多功能经济作物。原产于非洲尼罗河流域和地中海地区，现已广泛引种至世界各地，在非洲、欧洲、北美和亚洲均有广泛种植（Kizzie-Hayford et al., 2021; Li et al., 2025）。由于富含优质脂肪、膳食纤维、淀粉、蛋白质和矿物质，油莎豆是生产植物基奶、面粉、零食和烘焙原料的理想选择。许多报告声称，这些成分使油莎豆在为人体的能量提供、血糖控制、降低胆固醇和延缓细胞老化方面发挥有效作用（Wang et al., 2025）。近年来，随着对其营养价值的深入探索以及水酶提取、超高压均质和超临界流体提取等深加工技术的发展，油莎豆已成功应用于食品、油脂、饲料、制药甚至化妆品等多个领域（Yang et al., 2026）。
值得注意的是，新鲜收获的油莎豆水分含量较高，为 32-45% 湿基 (w.b.)，且由于生长在土壤中，易受微生物污染。因此，有效的干燥是采后加工中的关键步骤，直接影响其保质期、安全性和营养品质（Li, Cai, et al., 2025）。射频 (RF) 干燥作为一种创新的体积加热技术，与传统方法相比显著提高了干燥效率（Zhang et al., 2022; Zhang et al., 2022）。然而，RF 干燥本身存在电磁能在材料几何不连续处（拐角和边缘）积聚的问题，导致温度分布不均（Tang, Jing, & Jiao, 2024）。不均匀干燥可能导致局部过热，从而引发脂质氧化，而干燥不充分则会增加储存期间的微生物腐败风险。我们之前的研究表明，将射频与热风干燥结合 (RFHD) 可以有效缓解这种加热不均匀性，使用较低能耗获得风味和营养品质更优的油莎豆（Li et al., 2024; Li et al., 2026）。要进一步增强和深入开发油莎豆的 RFHD 工艺，需要对材料内部的耦合传热传质现象进行机理理解。
利用实时监控技术动态调节干燥过程，已成为优化工艺并实现高质量、高效干燥的关键途径（Cheng, Su, Yuan, & Tan, 2021）。然而，现有的实验方法如温度和湿度传感器仅提供有限位置的数据，同时还会产生额外的能源和材料成本（Hudoklin et al., 2026）。为了克服这些局限性，研究人员越来越多地利用数值模型来模拟和预测 RF 干燥过程中涉及电磁场、传热和水分传输的多物理场耦合行为。例如，Wei, Xie, Zheng, Ren, and Yang (2023) 开发了玉米粒 RFHD 的三维有限元模型，研究了操作参数（如干燥温度、热风温度和速度）对材料内部温度和水分含量变化的影响。Lei, Xu, Liu, Xie, and Zhang (2025) 建立了带壳花生 RF 脉冲真空干燥的传热传质模型，成功预测了温度和水分分布。构建可靠的 RF 干燥数值模型根本上依赖于准确的介电（包括介电常数 ε′和损耗因子 ε″）、热学（热导率 k和比热容 cp）以及传质性质（有效水分扩散系数 Deff）。在干燥过程中，材料温度和水分含量的动态变化会调节其介电和热学性质，从而在电磁场和热场之间建立持续的反馈耦合（Al-Qatami & Mazzanti, 2022; Lei et al., 2024; Oke & Baik, 2022）。目前尚未研究油莎豆介电和热学性质随水分含量和温度变化的动态特征。因此，系统测量这些性质是填补这一空白并建立准确多物理场耦合模型的关键前提。
在高油作物工业干燥中，通常要求应用 50 到 70 °C 之间的干燥温度，以在加速干燥动力学和防止热降解之间取得关键平衡（Abano, Akanson, & Kizzie-Hayford, 2021）。因此，本研究的主要研究目标是：(1) 动态量化油莎豆的温度和水分依赖物理性质，为数值模拟建立基础数据库；(2) 构建油莎豆 RFHD 的三维多物理场模型，并基于实验获得的数据（包括温度、水分含量和干燥速率）对模型的可靠性进行比较验证；(3) 评估不同热条件（50-70 °C）下的干燥特性，并设计两阶段干燥策略，以在不损害干燥均匀性的前提下实现更快的脱水。
