同极性的蓝色流注相遇，居然连在了一起并擦出了……粉色火花？ 这一现象背后究竟是——怎样的物理图景？针对该问题，本期速读两篇分别实验和模拟佳作。 ...
流注是大气压放电等离子体的常见产生形式。通过在电极上施加正/负电压，可以形成正极性或负极性流注。正流注前端带正电荷，反之带负电荷。那么如果两个相同极性的流注相遇，会发生什么奇妙的化学反应呢？ 如果简单的根据同性相斥的原理推测，对冲流注大概会各自减速、停止，从宏观上看，流注之间可能会形成一片暗区。但是……先看实验结果吧：
有趣的事情发生了，同极性的蓝色流注相遇，居然连在了一起并擦出了……粉色火花？ 这一现象背后究竟是——怎样的物理图景？针对该问题，本期速读两篇分别实验和模拟佳作： 一、实验 通过将环形电极围绕细管并通以容易激发/电离的气体，就能够在气流通道上方便的产生流注（因为流注头部发光明显，有时也被称为“等离子体子弹”），常常被应用于生物医学、材料处理等领域（见往期推送《论文速读：大气压毛细管微等离子体的点亮、电离和传播》）。
如上图所示，搭建基于DBD和He气的流注产生装置，通过DG535控制向两个电极施加相同的脉冲高压（时间相差<1ns）。为避免气体对冲形成湍流，仅在其中一个管中通入气流。使用曝光时间1ns的高速相机拍摄流注完整传播过程伪彩处理后如下图：
左右两侧的流注产生后，在120ns内相互靠近，停止并衰减，但是在240ns后，流注中间的暗区突然发光。如果使用曝光时间更长的普通相机拍摄上千周期时均的图像，就能看到本期开始展示的粉色亮点了。 二、分析 实验现象表明三点：（1）对冲流注确实减速了。空间流注的传播速度通常是1-2mm/ns，单个流注5ns就能够走完的路程，对冲流注需要上百纳秒；（2）流注确实在相遇前停止了，同性相斥的原则依然有效；（3）突然发光的位置正处于对冲流注之间的暗区且发生在电压下降时刻。 前两点都比较好理解，但是暗区突然发光的原因依然没有找到。深入分析实验条件，我们找到两个突破点： （1）两侧流注形状不完全相同——表明流注头部电势可能不同； （2）发光发生在电压下降阶段——暗区位置可能存在电场的反转与增加。 在此基础上，文献[2]开展了数值模拟分析工作。 三、模拟 相较于实验，模拟能够排除大部分干扰因素（如气流紊流、电压延迟、信号干扰），迅速的锁定核心问题。采用流体方法对等离子体子弹进行模拟，分别研究左右两侧流注在理想情况、电压存在时间差和幅值不同（模拟流注头部电势区别）三种情况下同极性流注对冲特性。 理想情况下结果如下图（电压施加时间相同、幅值相同）：流注未融合，暗区无等离子体。
电压存在时间差下结果如下图（相差150us）：流注在偏离中心的位置相遇，未融合，暗区无等离子体；
电压幅值不同下结果如下图所示（9V,10V）：流注在偏离中心位置相遇并融合，暗区产生了等离子体。
事实上，不同幅值电压下产生的流注头部具有不同的电势差，当流注头部靠近时，头部之间电场增强，形成新的放电区域因而引起局部发光，逻辑毫无问题。 但是，这篇模拟文章也存在明显的缺陷：（1）实验中暗区发光位置在正中间，似乎不存在流注电势差的问题；（2）实验中暗区发光的时刻是电压下降、对冲流注衰减过程中，模拟中恒定电压描述的情形与实验也不符合。 针对上述模拟问题，工坊在利用PASSKEy代码研究介质存在下表面对冲流注特性时，得到了与实验结果极为类似的情形：
上图中，流注头部在接近并减速停止后，头部部分的正电荷会在电极电压下降时引起电场反转，当电场足够强时，就会时中间区域再次发光。也就是说，流注暗区的发光是由于对冲流注头部的正电荷在空间累积后，电压下降后电场方向反转上升引起的。对于空间流注，这一过程可以用下图更好的解释：
对这一过程的精准模拟过程，将在未来的推送中详细描述。
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