Interfacial Wave Theory of Pattern Formation in Solidification: Dendrites, Fingers, Cells and Free Boundaries

این کار جامع ناپایداری سطحی و شکل‌گیری الگو را در سیستم‌های دینامیکی به دور از حالت تعادل در انجماد و رشد کریستال بررسی می‌کند. علاوه بر این، این نسخه دوم به طور قابل توجهی گسترش یافته پیشرفت های حاصل شده در دو دهه گذشته را معرفی و مرور می کند. به طور خاص، برجسته‌ترین پدیده‌های شکل‌گیری الگو را توصیف می‌کند که معمولاً در پردازش مواد و رشد کریستال در چارچوب تئوری موج سطحی قبلاً ایجاد شده مشاهده می‌شود، از جمله رشد دندریتی آزاد از مذاب سرد نشده، رشد سلولی و رشد یوتکتیک در انجماد جهت دار، و همچنین انگشت گذاری چسبناک در جریان Hele-Shaw. مسائل کلیدی را روشن می کند، به طور سیستماتیک راه حل های ریاضی آنها را با دنبال کردن یک رویکرد مجانبی و یکپارچه استخراج می کند، و در نهایت این نتایج را با مقایسه آنها با نتایج تجربی موجود به دقت بررسی می کند.

رویکرد مجانبی که در اینجا توضیح داده شده است برای مفید خواهد بود. بررسی پدیده‌های شکل‌گیری الگو که در کلاس بسیار گسترده‌تری از سیستم‌های دینامیکی ناهمگن رخ می‌دهند. علاوه بر این، نتایج مربوط به پایداری جهانی و مکانیسم‌های انتخاب شکل‌گیری الگو برای محققانی که روی پردازش مواد و رشد کریستال کار می‌کنند، مورد توجه ویژه‌ای قرار خواهد گرفت.

مکانیسم‌های پایداری یک جبهه منحنی. و شکل‌گیری الگو موضوعات اساسی در زمینه‌های فیزیک ماده متراکم، علم مواد، رشد کریستال، و مکانیک سیالات برای مدتی است. این کتاب برای همه فیزیکدانان، مهندسان و ریاضیدانان کاربردی که در زمینه های فیزیک ماده متراکم نرم، علم مواد، مهندسی مکانیک و شیمی، دینامیک سیالات و علوم غیرخطی کار می کنند، مقدمه ای مهیج و روشنگر ارائه می دهد.

This comprehensive work explores interfacial instability and pattern formation in dynamic systems away from the equilibrium state in solidification and crystal growth. Further, this significantly expanded 2nd edition introduces and reviews the progress made during the last two decades. In particular, it describes the most prominent pattern formation phenomena commonly observed in material processing and crystal growth in the framework of the previously established interfacial wave theory, including free dendritic growth from undercooled melt, cellular growth and eutectic growth in directional solidification, as well as viscous fingering in Hele-Shaw flow. It elucidates the key problems, systematically derives their mathematical solutions by pursuing a unified, asymptotic approach, and finally carefully examines these results by comparing them with the available experimental results.

The asymptotic approach described here will be useful for the investigation of pattern formation phenomena occurring in a much broader class of inhomogeneous dynamical systems. In addition, the results on global stability and selection mechanisms of pattern formation will be of particular interest to researchers working on material processing and crystal growth.

The stability mechanisms of a curved front and the pattern formation have been fundamental subjects in the areas of condensed-matter physics, materials science, crystal growth, and fluid mechanics for some time now. This book offers a stimulating and insightful introduction for all physicists, engineers and applied mathematicians working in the fields of soft condensed-matter physics, materials science, mechanical and chemical engineering, fluid dynamics, and nonlinear sciences.