Musterbildung und Dynamik in Nichtgleichgewichts-Systemen

What it is about

You will learn how spatial and temporal patterns arise and change in non-equilibrium systems. In the end you will be able to perform stability analyses, explain typical pattern and dynamics types, and apply numerical methods to study such systems.

What you will be able to do

• Derive time and length scales of pattern formation
• Categorize pattern formation processes and explain the selection of wavenumbers
• Sketch transitions between different pattern states
• Analyze the stability of patterns (e.g., linear stability analysis)
• Investigate the effects of boundary conditions on pattern formation
• Model stable and transient behavior
• Discuss the onset of spatiotemporal chaos far from equilibrium
• Engineer-related analysis of pattern formation (transport, control)
• Explain example models of pattern formation
• Outline the use of numerical methods for the analysis of pattern formation

What the module consists of

• VorlesungWöchentliche Einführung und Besprechung der Kapitelübersicht; Klärung von Fragen und Diskussion ausgewählter Beispielprobleme
• ÜbungBearbeitung und Besprechung von Übungsaufgaben zur Vertiefung und Vorbereitung auf die Prüfung
• SelbststudiumLektüre zugewiesener Buchabschnitte und Herleitungen in eigenem Tempo

Teaching method

• Umgedrehter Unterricht (Flipped Classroom)Wöchentliche Überblicksvorträge strukturieren das Selbststudium; ermöglicht eigenständiges Erarbeiten mathematischer Herleitungen zuhause und fokussierte Diskussion in der Präsenzveranstaltung
• Übungsaufgaben mit GruppenbesprechungSichern des Verständnisses durch praktische Rechnungen und Vorbereitung auf Prüfungsfragen