Фазовые превращения в метастабильной жидкости с приложениями к кристаллизации бинарных материалов

Проект направлен на развитие теории фазовых превращений – теоретическое описание совместного протекания объёмной и направленной кристаллизации, а также создание программных систем для проведения компьютерных симуляций. Конечной целью комплексного математического моделирования является выбор оптимальных режимов реализации и управление процессами кристаллизации для получения материалов с заданными свойствами и микроструктурой. Исследуемые модели являются единой теоретической базой программных комплексов, разработанных в рамках проекта для симуляции кристаллизации вещества при наличии совместного (объёмного и направленного) фазового превращения в метастабильных жидкостях. Актуальность исследований обусловлена широким применением теории объёмной и направленной кристаллизации в металлургии, химической промышленности, биотехнологической сфере и различных областях прикладной физики. Так, например, динамика метастабильной области двухфазного состояния вещества определяет микроструктуру формирующейся в результате кристаллизации твёрдой фазы материала (например, образование примесных ячеек, слоистой ликвации примеси, переходы между монокристаллической и поликристаллической структурами). Математические задачи, поставленные в настоящем проекте, описывают реальные процессы фазовых переходов, которые осложнены конвективными течениями расплава, процессами зарождения и роста кристаллов в метастабильной области фазового превращения. Математическое моделирование кристаллизации позволяет существенным образом оптимизировать изучаемые процессы, управлять ими и получать материалы с заданными расчётными характеристиками.