This study first employed microscopic plasma simulations to obtain the concentration distributions of key reactive species such as O3 and·OH. These concentration distributions were subsequently introduced into the macroscopic model as dynamic source terms. This approach enhanced the simulation accuracy and predictive capability. A multiscale numerical simulation model of a fluidized bed dielectric barrier discharge (DBD) plasma reactor was then developed. A hierarchical time-scale micro–macro coupling method was applied. The microsecond-scale discharge process was integrated with the macroscopic transport and reaction processes of pollutants. The concentration evolution of reactive plasma species at the microscale and the instantaneous distributions of atrazine and key species in the macroscopic bed were first analyzed. Subsequently, the time-averaged axial distribution characteristics under different gas flow rates were examined. The impact of gas flow velocity on species distribution and reaction behavior was revealed. Finally, the effects of gas flow rate, particle size, and pH on atrazine degradation efficiency were thoroughly investigated. Compared with a fixed-bed reactor, the fluidized bed DBD system provides more efficient gas–solid contact and a more uniform distribution of reactive species. This results in enhanced remediation efficiency.
本研究は、まず微視的プラズマシミュレーションを用いて、O3および·OHなどの主要な活性種の濃度分布を取得した。これらの濃度分布は、その後、動的ソース項として巨視的モデルに導入された。このアプローチにより、シミュレーションの精度と予測能力が向上した。次に、流動層誘電体バリア放電（DBD）プラズマリアクターのマルチスケール数値シミュレーションモデルを構築した。階層的時間スケールの微視–巨視連成法を適用した。マイクロ秒スケールの放電プロセスは、汚染物質の巨視的輸送および反応プロセスと統合された。まず、微視的スケールにおけるプラズマ活性種の濃度の時間発展と、巨視的層内におけるアトラジンおよび主要種の瞬間分布が解析された。続いて、異なるガス流量条件下での時間平均軸方向分布特性が調べられた。ガス流速が種分布および反応挙動に及ぼす影響が明らかにされた。最後に、ガス流量、粒子径、およびpHがアトラジン分解効率に及ぼす影響が徹底的に調査された。固定層リアクターと比較して、流動層DBDシステムは、より効率的な気固接触と、より均一な活性種の分布を提供する。これにより、修復効率が向上する。