<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Appl. Math. Stat.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Appl. Math. Stat.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-4687</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2024.1517619</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Applied Mathematics and Statistics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Low Mach dynamics of interface and flow fields in thermally conducting fluids</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>Snezhana I.</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/1069390/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology</institution>, <addr-line>Pasadena, CA</addr-line>, <country>United States</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Department of Mathematics and Statistics, The University of Western Australia</institution>, <addr-line>Perth, WA</addr-line>, <country>Australia</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Igor Kondrashuk, University of B&#x000ED;o-B&#x000ED;o, Chile</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Kailiang Wu, Southern University of Science and Technology, China</p>
<p>Xiuhua Wang, Hubei Engineering University, China</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Snezhana I. Abarzhi <email>snezhana.abarzhi&#x00040;gmail.com</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>08</day>
<month>01</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>1517619</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>26</day>
<month>10</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>13</day>
<month>12</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2025 Abarzhi.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Abarzhi</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract>
<p>Unstable interfaces govern many processes in fluids, plasmas, materials, in nature and technology. In distinct physical environments, the interface dynamics exhibit similar characteristics and couple micro to macro scales. Our work establishes the rigorous theory examining the classical problem of the dynamics of an interface with mass and energy fluxes under destabilizing accelerations. We consider thermally conducting fluids in the low Mach regime with weak compressibility prevailing over thermal transport. We find the attributes of perturbation waves, solve the boundary value problem, and identify the flow field structure, the interface perturbations growth, and the interface velocity. The interface dynamics is stabilized primarily by the inertial mechanism and is unstable when the acceleration exceeds a threshold. The thermal heat flux provides extra stabilizations, seeds energy perturbations, creates the vortical field in the bulk, and rescales the interface velocity. Our results agree with experiments in plasmas and complex fluids and with contained turbulence experiments. We outline extensive benchmarks for experiments and simulations and chart future research directions.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>interface dynamics</kwd>
<kwd>multiphase dynamics</kwd>
<kwd>boundary value problem</kwd>
<kwd>fluid instabilities</kwd>
<kwd>partial differential equations</kwd>
<kwd>asymptotic methods</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">Australian Research Council</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">National Science Foundation<named-content content-type="fundref-id">10.13039/100000001</named-content></contract-sponsor>
<counts>
<fig-count count="8"/>
<table-count count="6"/>
<equation-count count="101"/>
<ref-count count="69"/>
<page-count count="21"/>
<word-count count="14060"/>
</counts>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Mathematical Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Interfaces and interfacial mixing are omnipresent in nature and technology in fluids, plasmas, and materials [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. Examples of relevant processes include the supernova blasts, the convection in planetary interiors, the confluence of rivers, the materials processing in nanofabrication, the detonation of energetic materials, the purification of water, and the inertial confinement fusion [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. In these realistic environments, the relaxations are weak, the energy releases are high, the accelerations are strong, the matter (fluid, plasma, and material) has well separated phases, and its fields change sharply and rapidly [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. The matters are discerned by a phase boundary&#x02014;an interface that can be microscopically thin and can have the macroscopically observable fluxes of mass and energy [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. The interface dynamics couple micro to macro scales. It is challenging to study in theory, experiments, and simulations [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. Our work examines and finds characteristics of the interface dynamics in thermally conducting fluids in the low Mach regime [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Dynamics of a phase boundary is a classical problem in science, mathematics, and engineering [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. A phase boundary is defined broadly as an interface separating different matters [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. These can be the distinct kinds of matter; it can be the same kind of matter having distinct thermodynamic characteristics, or undergoing a phase transition or changing a chemical composition [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. A conventional wisdom is that for immiscible matters the interface is thin and it is a front with zero mass flux, whereas for miscible matters the interface is thick and it has diffusive transports of mass and energy across it [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. In realistic matters (e.g., complex fluids, high energy density plasmas, and energetic materials), a thin interface can have observable fluxes of mass and energy, well beyond diffusion scenarios [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. The matter&#x00027;s properties change dramatically at miniscule scales [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. This causes the occurrence of the microscopic transports at the interface and the formation of the macroscopic fields in the bulk [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. The rigorous theory is required to capture the multiphase dynamics in realistic conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>The theory of interface dynamics is an intellectual challenge [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. It demands one to solve a singular boundary value problem at a freely evolving discontinuity and an ill-posed initial value problem, in addition to solving the governing&#x02014;non-linear partial differential&#x02014;equations in the bulk [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. For fronts in Rayleigh&#x02013;Taylor/Richtmyer&#x02013;Meshkov instabilities, the linear theories were developed [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]; the group theory captured the unstable dynamics in the scale-dependent and self-similar regimes [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>]. For interfaces with mass and energy fluxes, the rigorous theory of multiphase dynamics was recently developed [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. It discovered the inertial mechanism of the interface stabilization and the instabilities of the accelerated interface in ideal fluids and in realistic fluids in the regimes of advection, diffusion, and low Mach [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. It resolved the prospect of Landau [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] and found that the classical Landau&#x00027;s solution for Landau&#x02013;Darrieus instability is a perfect mathematical match [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>Our present work examines the interface dynamics in thermally conducting fluids in the low Mach regime [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. In this regime, the flow fields are subsonic, the length scale set by the thermal conductivity is substantially greater than that set by the initial perturbation, and the compressibility prevails over the thermal transport [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. The low Mach regime is important to study: because it focuses on the effect of the thermal heat flux on the interface dynamics, and because the dominance of compressibility enables one to capture a direct link between the thermal heat flux at the interface and the vortical structures in the bulk [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. Potential applications of our present work range across research areas from astrophysical to atomic scales [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>].</p>
<p>Particularly, in a type-Ia supernova, the interfacial mixing of matters of a progenitor star enables synthesis of iron peak chemical elements [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. The process of mixing of matter in solar and planetary interiors is affected by finger type interfacial structures bearing mass and momentum inside the convection zone [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>]. At geophysical scales, the global stability of the interface in the confluence of rivers is a long-standing puzzle [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>]. The far from equilibrium dynamics of interfaces is critical for capturing realistic turbulent processes, such as turbulent combustion, turbulent mixing, and compressible turbulence [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. An in-depth understanding of the interface dynamics is needed for effectiveness of purification of water [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] and the transportation security of liquefied natural gas [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. The comprehension of the coupling of microscopic interfacial transports and macroscopic volumetric fields is essential for the detonation of energetic materials, the materials processing in nanofabrication, and the micro-fluidics [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>]. The control upon the interfacial mixing of hot and cold neutral plasmas and the ablative stabilization of plasmas are critically important in the inertial confinement fusion [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>].</p>
<p>In these realistic vastly distinct physical environments, the interface dynamics exhibits similar characteristics [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. It can be viewed as a theoretical problem of the dynamics of the interface with mass and energy fluxes [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. To solve this problem, we employ the rigorous analytical framework [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]. We self-consistently derive the boundary conditions at the interfaces from the governing equations in the bulk, including the conditions balancing the fluxes of mass, momentum, and energy and the conditions for the thermal heat flux. We obtain the structure of the perturbation waves: the mechanical and energetic waves in the bulk of the heavy and the light fluids and the interface perturbation. We rigorously solve the boundary value problem in the low Mach regime and identify the structure of the flow fields in the bulk, the interface stability, the growth rate of the interface perturbations, and the interface velocity. The inertial and accelerated dynamics are considered in a broad range of parameters.</p>
<p>We find that in the low Mach regime, the interface is stabilized primarily by the macroscopic inertial mechanism. The microscopic thermodynamics and the thermal heat provide additional stabilizations. The inertial dynamics is stable at global scales. The accelerated dynamics is stable only when the acceleration magnitude exceeds a threshold. The seeds of the thermal heat flux create the energy perturbations and the vortical field in the bulk and rescale the effective interface velocity. When the seeds are absent, the low Mach dynamics in thermally conducting fluids coincides with the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>Our theory defines the interface as the place where balances are achieved. We elaborate qualitative and quantitative attributes of the low Mach dynamics not measured and diagnosed before. This calls for further developments of theoretical approaches, numerical methods, and experimental metrologies of the interface dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>]. Our theoretical results are consistent with and explain the geophysical observations, the experiments in high energy density plasmas, the experiments in complex fluids, and the experiment on contained turbulence [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>].</p>
<p>The study is structured as follows: After the Introduction in Section 1, we present Theoretical foundations in Section 2: governing equations (2.1), theoretical approximation (2.2), and methodology (2.3). Results are given in Section 3: solutions structure (3.1), boundary value problem (3.2), fundamental solutions (3.3), thermal heat flux (3.3), inertial dynamics (3.4), and accelerated dynamics (3.5). Theory Outcomes are given in Section 4: comparison with models (4.1), comparison with observations (4.2), and benchmarks and diagnostics (4.3). Summary is in Section 5. Acknowledgments, Data availability, Author contributions, Conflict of interest, Generative AI statement, Publisher&#x00027;s note and References are provided.</p></sec>
<sec id="s2">
<title>2 Theoretical foundations</title>
<sec>
<title>2.1 Governing equations</title>
<p>The governing equations are the partial differential equations including the conservation laws in the bulk, the boundary conditions at the interface, the boundary conditions far away from the interface, and the initial conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> presents the schematics of the problem.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p>Schematics of the dynamics (in a far field, not to scale). Blue color marks the planar interface (dashed line) and the perturbed interface (solid curve).</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0001.tif"/>
</fig>
<p>We consider the dynamics of thermally conducting fluids in an inertial frame of reference. In the bulk, the equations for the conservation of mass, momentum, and energy are</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1.1)</label><mml:math id="M1"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the heat flux equation is:</p>
<disp-formula id="E2"><label>(1.2)</label><mml:math id="M3"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">1.2</xref>, the spatial coordinates are <bold>x</bold> &#x0003D; <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003D; (<italic>x</italic><sub>1</sub>, <italic>x</italic><sub>2</sub>, <italic>x</italic><sub>3</sub>) &#x0003D; (<italic>x, y, z</italic>), time is <italic>t</italic>, and thermal conductivity is &#x003C7; . The scalar and vector fields include the density &#x003C1; , the velocity <bold>v</bold> &#x0003D; <italic>v</italic><sub><italic>i</italic></sub>, the pressure <italic>P</italic>, the energy density <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the specific internal energy <italic>e</italic>, and the thermal heat flux <bold>Q</bold> &#x0003D; <italic>Q</italic><sub><italic>i</italic></sub>. For the system of <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">1.2</xref>, the closure equation is the equation of state. For purposes of this work, the equation of state is presumed to be <italic>P</italic> &#x0003D; <italic>s&#x003C1;e</italic> with a constant <italic>s</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. Our theoretical framework is unconstrained to an &#x0201C;ideal gas&#x0201D; equation of state. Other equations of state can also be considered. For constant thermal conductivity &#x003C7; , the heat flux (<xref ref-type="disp-formula" rid="E2">Equation 1.2</xref>) is reduced to the Fourier equation for heat conduction. The inertial frame of reference has a constant velocity <bold>V</bold><sub>0</sub>. For definiteness and free from loss of generality, the velocity of the inertial frame of reference is set as <bold>V</bold><sub>0</sub> &#x0003D; (0, 0, <italic>V</italic><sub>0</sub>) [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>The governing equations in the bulk (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">1.2</xref>) describe non-ideal thermally conducting inviscid fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. When the thermal heat flux and the thermal conductivity are negligible, <bold>Q</bold> &#x0003D; 0 and &#x003C7; &#x0003D; 0 in <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">1.2</xref>, the equations become the Euler equations in ideal fluids. A detailed study of the interface dynamics in ideal fluids is given in the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. In the presence of the kinematic viscosity, the momentum and energy equations in the system (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1.1</xref>) are further modified, to be considered in the future. The governing equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1.1</xref>) are applicable for both inertial dynamics and the dynamics being a subject to a body force and an acceleration; in the latter case, the pressure field is modified.</p>
<p>We focus on the multiphase dynamics of two distinct fluids separated by a freely evolving interface. To track the interface, we define a continuous scalar function &#x003B8;(<italic>x, y, z, t</italic>), such that &#x003B8; &#x0003E; 0 in one fluid, &#x003B8; &#x0003C; 0 in the other fluids, and &#x003B8; &#x0003D; 0 at the interface. We represent the fields and quantities in the bulk by using the Heaviside step function <italic>H</italic>(&#x003B8;) as:</p>
<disp-formula id="E3"><label>(1.3)</label><mml:math id="M5"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We presume that the fluids differ by their densities and mark the heavy (light) fluid with subscript <italic>h</italic>(<italic>l</italic>).</p>
<p>The generalized functions&#x02014;the Heaviside step function <italic>H</italic>(&#x003B8;) and the Dirac delta function &#x003B4;(&#x003B8;) with &#x003B4;(&#x003B8;) &#x0003D; &#x02202;<italic>H</italic>(&#x003B8;)/&#x02202;&#x003B8;&#x02014;were first used in multiphase dynamics (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equation 1</xref>) in the works [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. This rigorous approach enables a self-consistent derivation of the boundary conditions at a freely evolving interface directly from the governing equations in the bulk; it can be used in other multiphase physical systems [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>At the interface, the fluxes of mass, momentum, and energy are balanced [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. This leads to:</p>
<disp-formula id="E4"><mml:math id="M7"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E5"><label>(2.1)</label><mml:math id="M8"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We also require the thermal heat flux to be normal to the interface at each side of the interface:</p>
<disp-formula id="E6"><label>(2.2)</label><mml:math id="M10"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In the <xref ref-type="disp-formula" rid="E5">Equations 2.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E6">2.2</xref>, a quantity jump at the interface is denoted with [...]. The normal and tangential unit vectors of the interface are <bold>n</bold>, <bold>&#x003C4;</bold>, with <bold>n</bold> &#x0003D; &#x02207;&#x003B8;/|&#x02207;&#x003B8;|, (<bold>n</bold>&#x000B7;<bold>&#x003C4;</bold>) &#x0003D; 0. The mass flux across the moving interface is <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The specific enthalpy is <italic>W</italic> &#x0003D; <italic>e</italic>&#x0002B;<italic>P</italic>/&#x003C1;, including the enthalpy of formation [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. Per the third of the <xref ref-type="disp-formula" rid="E2">Equation 2.1</xref>, the tangential component of the velocity <bold>v</bold> is continuous at the interface, and the velocity field is free from shear at the interface [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>Per the equations in the bulk and at the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E6">2.2</xref>), in each fluid, the thermal heat flux <italic>Q</italic><sub><italic>i</italic></sub> is parallel to the gradient &#x02202;(&#x003C7;<italic>e</italic>)/&#x02202;<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>. For the internal energy function (&#x003C7;<italic>e</italic>), the interface is a level surface (level curve). The value (&#x003C7;<italic>e</italic>) is constant at each side of the interface &#x003B8;(<bold>x</bold>, <italic>t</italic>) &#x02192; 0<sup>&#x000B1;</sup>. This self-consistent boundary condition for the thermal heat flux was first formulated in the works [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>For the velocity field, the boundary conditions at the outside boundaries are:</p>
<disp-formula id="E7"><label>(3)</label><mml:math id="M12"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The interface velocity is <inline-formula><mml:math id="M13"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. For a steady planar interface, it is constant <inline-formula><mml:math id="M14"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. This constant velocity <inline-formula><mml:math id="M15"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be equal to the velocity of the inertial frame of reference <inline-formula><mml:math id="M16"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. For an unsteady non-planar interface, the interface velocity is not constant <inline-formula><mml:math id="M17"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We have:</p>
<disp-formula id="E8"><label>(4)</label><mml:math id="M18"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold'><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The importance of non-constancy of the interface velocity in an inertial frame of reference was first identified in the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>The initial conditions are the initial perturbations of the interface and the flow fields. They define the dimensionality, the symmetry, the length scale, and the time scale of the dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Theoretical problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E8">4</xref>) is at least as challenging as the Clay Institute Millennium problem of the Navier&#x02013;Stokes equation [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B60">60</xref>]. In addition to the partial differential equations in the bulk, it involves a singular boundary value problem at a freely evolving discontinuity and an ill-posed initial value problem [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
</sec>
<sec>
<title>2.2 Theoretical approximation</title>
<sec>
<title>2.2.1 Fields and the interface</title>
<p>To solve the problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E8">4</xref>), we consider the dynamics for constant thermal conductivity &#x003C7; . We presume that to the leading order, the flow fields are uniform (&#x003C1;, <bold>v</bold>, <italic>P, e</italic>) &#x0003D; (&#x003C1;, <bold>v</bold>, <italic>P, e</italic>)<sub>0</sub>, the thermal heat flux <bold>Q</bold><sub>0</sub> is constant, and the interface is planar <bold>n</bold> &#x0003D; <bold>n</bold><sub>0</sub>, <bold>&#x003C4;</bold> &#x0003D; <bold>&#x003C4;</bold><sub>0</sub>. We perturb the fields of the density <inline-formula><mml:math id="M19"><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, the velocity <bold>v</bold> &#x0003D; <bold>v</bold><sub>0</sub>&#x0002B;<bold>u</bold>, the pressure <italic>P</italic> &#x0003D; <italic>P</italic><sub>0</sub>&#x0002B;<italic>p</italic>, the inertial energy <italic>e</italic> &#x0003D; <italic>e</italic><sub>0</sub>&#x0002B;&#x00113;, and the enthalpy <italic>W</italic> &#x0003D; <italic>W</italic><sub>0</sub>&#x0002B;<italic>w</italic>. We perturb the mass flux <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and the thermal heat flux <bold>Q</bold> &#x0003D; <bold>Q</bold><sub>0</sub>&#x0002B;<bold>q</bold>. We perturb the interface with the normal <bold>n</bold> &#x0003D; <bold>n</bold><sub>0</sub>&#x0002B;<bold>n</bold><sub>1</sub> and tangential <bold>&#x003C4;</bold> &#x0003D; <bold>&#x003C4;</bold><sub>0</sub>&#x0002B;<bold>&#x003C4;</bold><sub>1</sub> vectors. For each of these quantities, the magnitude of the perturbation is small compared to its leading order value. We presume that to the leading order the mass flux <bold>J</bold> is normal to the interface, <bold>J</bold>&#x000B7;<bold>&#x003C4;</bold><sub>0</sub> &#x0003D; 0 with <bold>J</bold>&#x000B7;<bold>n</bold><sub>1</sub> &#x0003D; 0 [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>2.2.2 Leading order dynamics</title>
<p>To the leading order, the scalar and vector fields are uniform, and the equations in the bulk (Equations 1.1, 1.2) are obeyed by default. From the boundary conditions far away from the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E8">Equation 4</xref>), the fields are:</p>
<disp-formula id="E9"><label>(5)</label><mml:math id="M21"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>W</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>At the interface, they satisfy the boundary conditions for the fluxes of mass, momentum, and energy:</p>
<disp-formula id="E10"><label>(6.1)</label><mml:math id="M22"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the boundary condition for the thermal heat flux:</p>
<disp-formula id="E11"><label>(6.2)</label><mml:math id="M24"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In the incompressible limit and in the absence of the thermal heat flux [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], these boundary conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equations 6.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E11">6.2</xref>) become:</p>
<disp-formula id="E12"><label>(6.3)</label><mml:math id="M25"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>|</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x02003;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For the subsonic dynamics, we must retain the thermal heat flux in the boundary condition for the energy in the <xref ref-type="disp-formula" rid="E10">Equation 6.1</xref> as:</p>
<disp-formula id="E13"><label>(6.4)</label><mml:math id="M27"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This is because the thermal heat flux (<bold>Q</bold><sub>0</sub>&#x000B7;<bold>n</bold><sub>0</sub>)&#x02260;0 seeds the perturbations of the internal energy [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>2.2.3 First order dynamics</title>
<p>To first order, in the bulk, the conservation laws are:</p>
<disp-formula id="E14"><label>(7.1)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and the heat equation and the equation of state are:</p>
<disp-formula id="E15"><label>(7.2)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The boundary conditions at the interface are, respectively, for the fluxes of mass, normal and tangential momentum, and energy:</p>
<disp-formula id="E16"><mml:math id="M31"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and for the thermal heat flux:</p>
<disp-formula id="E17"><label>(8.2)</label><mml:math id="M32"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, the perturbations of the mass flux are <inline-formula><mml:math id="M33"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, including the &#x02018;mechanical&#x00027; <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the density <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> perturbations.</p>
<p>The perturbations of the flow fields decay far away from the interface:</p>
<disp-formula id="E18"><label>(9)</label><mml:math id="M36"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x00113;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x00113;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>q</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The perturbed velocity of the interface is <inline-formula><mml:math id="M38"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Up to the first order, it is:</p>
<disp-formula id="E19"><label>(10)</label><mml:math id="M40"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This illustrates the non-constancy of the interface velocity in the multiphase dynamics [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>We solve the multi-parameter problem (<xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E19">10</xref>) within the general framework [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>We consider a sample case of a two-dimensional flow periodic in the <italic>x</italic> direction, free from the motion in the <italic>y</italic> direction and spatially extended in the <italic>z</italic> direction. We use the interfacial function &#x003B8; &#x0003D; &#x02212;<italic>z</italic>&#x0002B;<italic>z</italic><sup>&#x0002A;</sup>(<italic>x, t</italic>), where the perturbed interface is <italic>z</italic><sup>&#x0002A;</sup> &#x0003D; <italic>Z</italic><sup>&#x0002A;</sup>exp(<italic>ikx</italic>&#x0002B;&#x003A9;<italic>t</italic>), the wave vector is <italic>k</italic> &#x0003D; 2&#x003C0;/&#x003BB;, and the wavelength &#x003BB; is set by the initial conditions:</p>
<disp-formula id="E20"><label>(11.1)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003C0;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x003BB;</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The perturbed velocity vector field can have the potential and the vortical components <bold>u</bold> &#x0003D; &#x02207;&#x003A6;&#x0002B;&#x02207; &#x000D7; <bold>&#x003A8;</bold>. In a two-dimensional flow, the vortical field is <bold>&#x003A8;</bold> &#x0003D; (0, &#x003A8;, 0), and the vorticity field is &#x02207; &#x000D7; <bold>u</bold> &#x0003D; (0, &#x00394;&#x003A8;, 0). This summarizes to:</p>
<disp-formula id="E21"><label>(11.2)</label><mml:math id="M43"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x00394;</mml:mo><mml:mo>&#x003A8;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>The formal representations (<xref ref-type="disp-formula" rid="E20">Equation 11</xref>) enable one to link the interface dynamics and the structure of the flow fields. It was first done in the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec>
<title>2.3 Methodology</title>
<sec>
<title>2.3.1 Perturbation waves</title>
<p>To find the structure of the perturbation wave(s) in the expressions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equations 7</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E18">9</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E20">11</xref>), we represent the flow fields as [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]:</p>
<disp-formula id="E22"><label>(12.1)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x000EA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, <italic>K</italic> is the wave vector in the direction of motion that must be found [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. In the domain of the heavy (light) fluid, the values of this wave vector are <italic>K</italic> &#x0003C; 0 (<italic>K</italic> &#x0003E; 0), as required by the boundary conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E18">Equation 9</xref>) far away from the interface.</p>
<p>The representation (<xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equation 12.1</xref>) reduces the perturbed equations in the bulk (<xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equations 7.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E15">7.2</xref>) to the linear system <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub><bold>z</bold> &#x0003D; 0 (see <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>). In this system, the vector <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>z</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is defined by the variables (<xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equation 12.1</xref>), and the 5 &#x000D7; 5 matrix <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> corresponds to the <xref ref-type="disp-formula" rid="E14">Equations 7.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E15">7.2</xref> for these variables; subscript <italic>S</italic> stands for structure; the fifth row in the matrix <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> corresponds to the equation of state [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. In each fluid, the components of the matrix <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> depend on the values &#x003A9;, <italic>k, K</italic>, the quantities <italic>V</italic>, &#x003C1;<sub>0</sub>, <italic>P</italic><sub>0</sub>, <italic>e</italic><sub>0</sub>, and the parameters &#x003C7;, <italic>s</italic>. Particularly, the mass flux &#x003C1;<sub>0</sub><italic>V</italic> and the thermal conductivity &#x003C7; define the natural scale with the wave vector <italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub> &#x0003D; &#x003C1;<sub>0</sub><italic>V</italic>/&#x003C7;. The importance of this characteristic scale was first recognized in the work [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. Traditional approaches appear to overlook it [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>].</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p>Matrix <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> defining the structure of the perturbation waves in the bulk.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left" colspan="5"><italic><bold>M</bold></italic><sub><bold><italic><bold>S</bold></italic></bold></sub>=</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M46"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>KV</italic>&#x0002B;&#x003A9;</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">(&#x02212;<italic>KV</italic>&#x0002B;&#x003A9;)&#x003C1;<sub>0</sub></td>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">(&#x02212;<italic>KV</italic>&#x0002B;&#x003A9;)&#x003C1;<sub>0</sub></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M47"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M48"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M49"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M50"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M51"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>To find the wave vector(s) <italic>K</italic> and the associated structure(s) of the perturbation wave(s), we need to solve the linear system <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub><bold>z</bold> &#x0003D; 0. In each fluid, the condition det<italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> &#x0003D; 0 yields a fifth order polynomial equation for the wave vector(s) <italic>K</italic>:</p>
<disp-formula id="E23"><label>(12.2)</label><mml:math id="M52"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The coefficient <italic>c</italic><sub>0(1)</sub><sub>(2)</sub><sub>(3)</sub> in the polynomial (<xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 12.2</xref>) depends on the values &#x003A9;, <italic>k, K</italic><sub><italic>m</italic></sub>, the quantities <italic>V</italic>, &#x003C1;<sub>0</sub>, <italic>P</italic><sub>0</sub>, and the constant <italic>s</italic> (see <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>).</p>
<table-wrap position="float" id="T2">
<label>Table 2</label>
<caption><p>Polynomial equation det<italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> &#x0003D; 0 and its coefficients.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left" colspan="2">&#x02200;<italic><bold>P</bold></italic><sub><bold>0</bold></sub>, <italic><bold>s</bold></italic>, &#x003C1;<sub><bold>0</bold></sub>, <italic><bold>V</bold>, <bold>K</bold></italic><sub><bold><italic><bold>m</bold></italic></bold></sub>, <italic><bold>k</bold></italic>, &#x003A9;</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">det<italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> &#x0003D;::</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M54"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>3</sub> &#x0003D;:</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M55"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>2</sub> &#x0003D;:</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M56"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>1</sub> &#x0003D;:</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M57"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>0</sub> &#x0003D;:</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M58"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec>
<title>2.3.2 Boundary value problem</title>
<p>The <xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 12.2</xref> has five solutions for the wave vector <italic>K</italic>. The five solutions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equation 12</xref>), with <inline-formula><mml:math id="M59"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x000EA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the interface perturbation (<xref ref-type="disp-formula" rid="E20">Equation 11</xref>), with <italic>z</italic><sup>&#x0002A;</sup> &#x0003D; <italic>Z</italic><sup>&#x0002A;</sup>exp(<italic>ikx</italic>&#x0002B;&#x003A9;<italic>t</italic>), define the six independent waves&#x02014;the degrees of freedom of the dynamics. We employ these waves to solve the boundary value problem at the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">Equation 8</xref>).</p>
<p>With the six boundary conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">Equation 8</xref>) (the interfacial conditions for the conservation of mass, normal and tangential components of momentum and energy, and for the thermal heat flux) and the six variables (the five waves in the bulk and the interface perturbation), the boundary value problem at the interface is reduced to the linear system:</p>
<disp-formula id="E24"><label>(13.1)</label><mml:math id="M60"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>M</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In this system, the vector <bold>r</bold> is given by the independent waves (<xref ref-type="disp-formula" rid="E20">Equations 11</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E22">12</xref>), and the 6 &#x000D7; 6 matrix <bold>M</bold> is derived from the interfacial boundary conditions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">Equation 8</xref>).</p>
<p>The solution for the system &#x003BC;<bold>r</bold> &#x0003D; 0 (<xref ref-type="disp-formula" rid="E24">Equation 13.1</xref>) is:</p>
<disp-formula id="E25"><label>(13.2)</label><mml:math id="M61"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with the fundamental solutions <bold>r</bold><sub><italic>i</italic></sub> and the integration constants <italic>C</italic><sub><italic>i</italic></sub>. To find the fundamental solutions <bold>r</bold><sub><italic>i</italic></sub>, we apply the condition detM &#x0003D; 0 and reduce the corresponding matrix <bold>M</bold> to row-echelon form [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>The number of the fundamental solutions is equal to (smaller than) the number of the degrees of freedom for a non-degenerate (degenerate) dynamics. The system M<bold>r</bold> &#x0003D; 0 results from a system <inline-formula><mml:math id="M62"><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">P</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">S</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> with matrices (P, S), presuming that vector <bold>r</bold> varies with time as <bold>r</bold>&#x0007E;<italic>e</italic><sup>&#x003A9;<italic>t</italic></sup>, leading to M &#x0003D; (S&#x02212;&#x003A9;P), as</p>
<disp-formula id="E26"><label>(13.3)</label><mml:math id="M63"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">P</mml:mtext><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">S</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">-1</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">S</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>M</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>M</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">S</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">P</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In a non-degenerate case, the inverse matrix P<sup>-1</sup> exists, and the system is transformed to a standard form <inline-formula><mml:math id="M64"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">P</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">-1</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle class="text"><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">S</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math></inline-formula>. In a degenerate case, the transformation is unattainable, resulting in a smaller number of the fundamental solutions than the number of the degrees of freedom, similarly to [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>].</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results" id="s3">
<title>3 Results</title>
<sec>
<title>3.1 Solutions&#x00027; structure</title>
<p>To find the structure of the perturbation waves in the bulk, we solve the <xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equation 12</xref>. By taking into account that for the vortical field the wave vector is <italic>K</italic> &#x0003D; &#x003A9;/<italic>V</italic>, we reduce the <xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equation 12</xref> to a fourth order polynomial equation that can be resolved for any values <italic>c</italic><sub>0(1)</sub><sub>(2)</sub><sub>(3)</sub>. In a broad range of quantities (<italic>V</italic>, &#x003C1;<sub>0</sub>, <italic>P</italic><sub>0</sub>, <italic>e</italic><sub>0</sub>, &#x003C7;, <italic>s</italic>), the solutions exist; they are cumbersome; they can be investigated by using, e.g., artificial intelligence tools.</p>
<p>To capture the physics of the process, we analyze weakly compressible dynamics, with <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. For these subsonic perturbations, there are three regimes, dominated by the process of, respectively, advection, diffusion, and weak compressibility [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. These regimes are defined by relating two dimensionless parameters. One of them is the ratio <italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>. It describes the interplay of the wave vector <italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub> &#x0003D; &#x003C1;<sub>0</sub><italic>V</italic>/&#x003C7; set by the thermal conductivity with the wave vector <italic>k</italic> set by the initial conditions. The other is the ratio <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, representing the effect of compressibility.</p>
<p>In the regime of advection, the thermal conductivity wave vector is large (<sub><italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x02192; &#x0221E; , and the pressure is high <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:math></inline-formula> . In the regime of diffusion, the thermal conductivity wave vector is small (<sub><italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x0003C; &#x0003C; 1, and the dynamics is nearly incompressible <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. In the low Mach regime, the dynamics is weakly compressible <inline-formula><mml:math id="M69"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the thermal transport is vanishing compared to the compressibility <inline-formula><mml:math id="M70"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Our work investigates the weakly compressible low Mach regime. This regime is important to study because it concentrates on the effect of the thermal heat flux on the interface dynamics. In the dynamics, the length scale of the thermal conductivity <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003C7;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> is substantially greater than the length scale of the initial perturbation <italic>k</italic><sup>&#x02212;1</sup>, <italic>k</italic><sup>&#x02212;1</sup> &#x0003D; &#x003BB;/2&#x003C0;. The vanishing thermal transport <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> permits one to elucidate the direct link between the thermal heat flux at the interface and the formation of vortical structures in the bulk [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>To find the wave vector(s) <italic>K</italic> and the associated structure(s) of the perturbation wave(s), in the low Mach regime, we present the equation det<italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> &#x0003D; 0 (<xref ref-type="disp-formula" rid="E23">Equation 12.2</xref>) in the form:</p>
<disp-formula id="E27"><label>(14.1)</label><mml:math id="M73"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">det</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Its solutions <italic>K</italic><sub>1(2)</sub><sub>(3)</sub><sub>(4)</sub> are associated with the coefficients <italic>c</italic><sub>0(1)</sub><sub>(2)</sub><sub>(3)</sub>, and solution <italic>K</italic><sub>5</sub> is precise:</p>
<disp-formula id="E28"><label>(14.2)</label><mml:math id="M75"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>See <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>. We expand the coefficient(s) <italic>c</italic><sub>0(1)</sub><sub>(2)</sub><sub>(3)</sub> and the wave vector(s) <italic>K</italic><sub>1(2)</sub><sub>(3)</sub><sub>(4)</sub> for (<sub><italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x0003C; &#x0003C; 1 and for <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, taking the limit <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> (see <xref ref-type="table" rid="T2">Tables 2</xref>, <xref ref-type="table" rid="T3">3</xref>). Up to the first order, the wave vector(s) <italic>K</italic><sub>1(2)</sub><sub>(3)</sub><sub>(4)</sub><sub>(5)</sub> are:</p>
<disp-formula id="E29"><label>(14.3.1)</label><mml:math id="M78"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E30"><label>(14.3.2)</label><mml:math id="M79"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E31"><label>(14.3.3)</label><mml:math id="M80"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E32"><label>(14.3.4)</label><mml:math id="M81"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E33"><label>(14.3.5)</label><mml:math id="M82"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<table-wrap position="float" id="T3">
<label>Table 3</label>
<caption><p>Expansion of the coefficients of the polynomial equation det<italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> &#x0003D; 0.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left" colspan="2"><inline-formula><mml:math id="M83"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>3</sub> &#x02192; :</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M84"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>2</sub> &#x02192; :</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M85"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>1</sub> &#x02192; :</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M86"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>c</italic><sub>0</sub> &#x02192; :</td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M87"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The wave vectors correspond to the perturbation waves in the bulk in the heavy fluid (<xref ref-type="disp-formula" rid="E29">Equations 14.3.1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E30">14.3.2</xref>) and in the light fluids (<xref ref-type="disp-formula" rid="E31">Equations 14.3.3</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E32">14.3.4</xref>) and the vortical field in the bulk of the light fluid (<xref ref-type="disp-formula" rid="E33">Equation 14.3.5</xref>). They are independent of (<sub><italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>, due to the vanishing thermal transport <inline-formula><mml:math id="M88"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>For each wave vector <italic>K</italic> (<xref ref-type="disp-formula" rid="E29">Equation 14.3</xref>), by reducing the matrix <italic>M</italic><sub><italic>S</italic></sub> in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> to row-echelon form, we find the associated perturbation waves. By further augmenting the five perturbation waves in the bulk with the perturbation of the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E20">Equation 11.1</xref>) with the wave vector <italic>K</italic> &#x0003D; 0, we obtain the six perturbation waves&#x02014;four mechanical waves and two energetic waves.</p>
<p>The perturbed fields are (the subscript stands for energetic):</p>
<disp-formula id="E34"><label>(15)</label><mml:math id="M89"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x003A8;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The four mechanical perturbation waves are:</p>
<disp-formula id="E35"><label>(16.1.1)</label><mml:math id="M91"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E36"><label>(16.1.2)</label><mml:math id="M92"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E37"><label>(16.1.3)</label><mml:math id="M93"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E38"><label>(16.1.4)</label><mml:math id="M94"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>These waves describe the perturbations of the associated fields of the velocity potential and the pressure in the heavy fluid (<xref ref-type="disp-formula" rid="E35">Equation 16.1.1</xref>) and in the light fluid (<xref ref-type="disp-formula" rid="E36">Equation 16.1.2</xref>), the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E37">Equation 16.1.3</xref>), and the vortical field of the light fluid (<xref ref-type="disp-formula" rid="E38">Equation 16.1.4</xref>). The mechanical waves are the same as in the conservative dynamics in ideal fluids with the constant inertial energy in the absence of the thermal heat flux [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. We highlight that the vortical field (<xref ref-type="disp-formula" rid="E38">Equation 16.1.4</xref>) is dissociated from and does not contribute to the pressure field. The vortical field is energetic&#x02014;rather than dynamic&#x02014;in nature [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p>
<p>The two energetic perturbation waves are:</p>
<disp-formula id="E39"><label>(17.2.1)</label><mml:math id="M95"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x000EA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E40"><label>(17.2.2)</label><mml:math id="M97"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x00113;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x000EA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>These waves are due to the perturbations of the internal energy in the heavy and light fluids. They describe the fields of the velocity potential, the density, and the pressure associated with the inertial energy.</p>
</sec>
<sec>
<title>3.2 Boundary value problem</title>
<p>To find the interface stability and the structure of the flow fields, we solve the boundary value problem at the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">Equation 8</xref>) by using the six perturbation waves&#x02014;the six degrees of freedom&#x02014;four mechanical and two energetic. The dynamics can be subject to a body force and an acceleration. We consider the destabilizing acceleration <bold>g</bold>. It is directed from the heavy to the light fluid in the <italic>z</italic> direction of motion, <bold>g</bold> &#x0003D; (0, 0, <italic>g</italic>) and has the constant magnitude <italic>g</italic>. The boundary value problem at the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E17">Equation 8</xref>) is hence reduced to the linear system M<bold>r</bold> &#x0003D; 0 (<xref ref-type="disp-formula" rid="E24">Equation 13</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p><xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref> represents in the dimensionless form the matrix &#x003BC; in the low Mach dynamics. We use the following scales for the dimensionless dynamics: 1/<italic>k</italic> as the length scale; 1/<italic>kV</italic><sub><italic>h</italic></sub> as the time scale; <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as the scales for the velocity potentials, the density, and the pressure, respectively. We employ the dimensionless values of the growth rate &#x003C9; &#x0003D; &#x003A9;/<italic>kV</italic><sub><italic>h</italic></sub>, the gravity <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the thermal wave vector(s) (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x0003D; (<sub><italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>. The density ratio is <italic>R</italic> &#x0003D; &#x003C1;<sub>0<italic>h</italic></sub>/&#x003C1;<sub>0<italic>l</italic></sub>, <italic>R</italic>&#x02265;1. The modified Mach number is <inline-formula><mml:math id="M100"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We scale the thermal heat flux with the internal energy (<sub><italic>e</italic><sub>0</sub>)<italic>h</italic></sub> as (<sub><bold>Q</bold><sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x0003D; (<bold>J</bold><sub><italic>e</italic><sub>0</sub>&#x003B5;<sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>. This defines the seeds <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the internal energy perturbations. The spatial coordinates, the time, the wave vectors, and the amplitudes of the perturbation waves are rescaled as</p>
<disp-formula id="E41"><label>(18.1)</label><mml:math id="M102"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mtext>&#x003A8;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x000EA;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<table-wrap position="float" id="T4">
<label>Table 4</label>
<caption><p>Matrix <bold>M</bold> for the interfacial boundary value problem in the low Mach dynamics.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left" colspan="6">&#x003BC;=</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;1</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;&#x003C9;&#x0002B;<italic>R&#x003C9;</italic></td>
<td valign="top" align="left"><italic>i</italic></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M103"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M104"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;1</td>
<td valign="top" align="left">1&#x02212;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M105"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M106"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M107"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><italic>R</italic>&#x02212;<italic>R&#x003C9;</italic></td>
<td valign="top" align="left"><italic>R</italic>&#x0002B;&#x003C9;</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>G</italic>&#x0002B;<italic>GR</italic></td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;2<italic>iR</italic></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M108"><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M109"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">&#x003C9;</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;&#x003C9;</td>
<td valign="top" align="left">&#x003C9;&#x02212;<italic>R&#x003C9;</italic></td>
<td valign="top" align="left"><italic>iR</italic></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M110"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M111"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>i&#x003B5;</italic><sub>0<italic>h</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>i</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>i&#x003B5;</italic><sub>0<italic>l</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>i</italic></td>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In the system M<bold>r</bold> &#x0003D; 0 (<xref ref-type="disp-formula" rid="E24">Equation 13</xref>), the vector <bold>r</bold> of the perturbation waves has the form:</p>
<disp-formula id="E42"><label>(18.2)</label><mml:math id="M112"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref>, the elements of the matrix &#x003BC; depend on &#x003C9; and the dimensionless quantities (<italic>R, G</italic>, (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>, &#x003B5;<sub>0</sub>, <italic>Ma, s</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>). In the matrix M &#x0003D; M(&#x003C9;, <italic>R, G</italic>, (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>, &#x003B5;<sub>0</sub>, <italic>Ma, s</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>), the terms (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> are given for completeness. They can be omitted, since the thermal transport is vanishing as (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x02192; 0 with <inline-formula><mml:math id="M114"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the low Mach dynamics is weakly compressible <inline-formula><mml:math id="M115"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>In the dimensionless form, the fundamental solutions are <bold>r</bold><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003D; <bold>r</bold><sub><italic>i</italic></sub>(&#x003C9;<sub><italic>i</italic></sub>, <bold>e</bold><sub><italic>i</italic></sub>). Each has the eigenvalue &#x003C9;<sub><italic>i</italic></sub>, the eigenvector <bold>e</bold><sub><italic>i</italic></sub>, and the associated amplitude vector <inline-formula><mml:math id="M116"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the perturbation waves:</p>
<disp-formula id="E43"><label>(18.3)</label><mml:math id="M117"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>r</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:msubsup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref> presents in the dimensionless form the matrixes (P, S), with M &#x0003D; (S&#x02212;&#x003C9;P), in the low Mach dynamics. In the matrix P , the fifth and six rows (columns) have null elements. Hence, det P &#x0003D; 0, the inverse matrix P<sup>-1</sup> is undefined. This suggests a degeneracy of the low Mach dynamics and a smaller number of fundamental solutions than the number 6 of the degrees of freedom (<xref ref-type="disp-formula" rid="E26">Equation 13.3</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>].</p>
<table-wrap position="float" id="T5">
<label>Table 5</label>
<caption><p>Matrices (P,S), with <bold>M</bold> &#x0003D; (S &#x02212; &#x003C9;P), in the low Mach dynamics.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left" colspan="6">P &#x0003D; (&#x02212;1) &#x000D7; </td>
<td valign="top" align="left" colspan="6">S=</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;1&#x0002B;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;1</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>i</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>i</italic>/<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;1</td>
<td valign="top" align="left">1&#x02212;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left"><italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left"><italic>G</italic>(<italic>R</italic>&#x02212;1)</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;2<italic>iR</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;1</td>
<td valign="top" align="left">1&#x02212;<italic>R</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>iR</italic></td>
<td valign="top" align="left">1</td>
<td valign="top" align="left">1</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>i&#x003B5;</italic><sub>0<italic>h</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>i</italic></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left"><italic>i&#x003B5;</italic><sub>0<italic>l</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">0</td>
<td valign="top" align="left">&#x02212;<italic>i</italic></td>
</tr></tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<p>The matrix S elements are given in the limit (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x02192; 0.</p>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
</sec>
<sec>
<title>3.3 Fundamental solutions</title>
<p>In the low Mach dynamics, the fundamental solutions have the following attributes:</p>
<list list-type="simple">
<list-item><p>(1) The low Mach dynamics is degenerate. It has only four fundamental solutions <bold>r</bold><sub>1(2)</sub><sub>(3)</sub><sub>(4)</sub> for the six equations with the six degrees of freedom. Mathematically, the degeneracy is associated with the matrix P, for which the inverse matrix P<sup>-1</sup> is undefined. Physically, the degeneracy is due to the thermodynamic (rather than mechanical) nature of the internal energy perturbations (&#x00113;)<sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>; these perturbations are due to the seeds of the thermal heat flux with (&#x00113;)<sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>(<sub>&#x003B5;<sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> (see also the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B61">61</xref>]).</p></list-item>
<list-item><p>(2) For the fundamental solutions <bold>r</bold><sub>1(2)</sub>, the potential and vortical fields of the velocity are coupled with the interface perturbation and with the thermal heat flux. In case of the null thermal heat flux, the velocity fields are potential in both fluids. The fundamental solutions <bold>r</bold><sub>1(2)</sub> depend on the density ration, the acceleration strength, and the seeds of the thermal heat flux (<italic>R, G</italic>, (<sub>&#x003B5;<sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>). These solutions are independent of the parameters (<sub><italic>k</italic><sub><italic>m</italic></sub>, <italic>Ma, s</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> in the low Mach dynamics (see also the work [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]).</p></list-item>
<list-item><p>(3) The fundamental solutions <bold>r</bold><sub>3(4)</sub> depend only on the density ratio <italic>R</italic>. These solutions are the same as the corresponding solutions for the conservative dynamics in ideal fluids in the absence of the thermal heat flux. They do not contribute to the dynamics (see also the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]).</p></list-item>
</list>
<p>The fundamental solutions <bold>r</bold><sub>1(2)</sub> depend on the parameters (<italic>R, G</italic>, (<sub>&#x003B5;<sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>). The solution <bold>r</bold><sub>1</sub> can be stable or unstable. The solution <bold>r</bold><sub>2</sub> is stable. We define the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>, where the subscript stands for the conservative dynamics (<italic>CD</italic>) under the gravity (<italic>G</italic>) in the low Mach (<italic>M</italic>) dynamics. For a real eigenvalue &#x003C9;<sub>1</sub>, the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> is the fundamental solution <bold>r</bold><sub>1</sub>, as <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> &#x0003D; <bold>r</bold><sub>1</sub>, with the eigenvalue &#x003C9;<sub><italic>CDGM</italic></sub> &#x0003D; &#x003C9;<sub>1</sub>, the eigenvector <bold>e</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> &#x0003D; <bold>e</bold><sub>1</sub>, and the amplitude vector <inline-formula><mml:math id="M118"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For an imaginary eigenvalue &#x003C9;<sub>1</sub>, the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> is given by the fundamental solutions <bold>r</bold><sub>1</sub> and <bold>r</bold><sub>2</sub> (with <inline-formula><mml:math id="M119"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M120"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M121"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>), as <inline-formula><mml:math id="M122"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>; the asterisk marks the complex conjugate.</p>
<p>For the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>, the heavy fluid velocity is represented by the potential field, <bold>u</bold><sub><italic>h</italic></sub> &#x0003D; &#x02207;&#x003A6;<sub><italic>h</italic></sub> with <inline-formula><mml:math id="M123"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, whereas the light fluid velocity is given by the potential and vortical fields, <bold>u</bold><sub><italic>l</italic></sub> &#x0003D; &#x02207;&#x003A6;<sub><italic>l</italic></sub>&#x0002B;&#x02207; &#x000D7; <bold>&#x003A8;</bold><sub><italic>l</italic></sub> with <inline-formula><mml:math id="M124"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003A6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <bold>&#x003A8;</bold><sub><italic>l</italic></sub> &#x0003D; (0, &#x003A8;<sub><italic>l</italic></sub>, 0). In the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>, the growth rate &#x003C9;<sub><bold>CDGM</bold></sub> and the amplitude vector <inline-formula><mml:math id="M125"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are:</p>
<disp-formula id="E44"><label>(19.1)</label><mml:math id="M126"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The symbol &#x0002A; stands for functions on (<italic>R, G</italic>, (<sub>&#x003B5;<sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>). These functions are explicitly given in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>.</p>
<table-wrap position="float" id="T6">
<label>Table 6</label>
<caption><p>Amplitude vector <inline-formula><mml:math id="M128"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> for the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><bold><inline-formula><mml:math id="M129"><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>h</mml:mi></mml:mstyle></mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo></mml:math></inline-formula></bold></td>
<td valign="top" align="left"><bold><inline-formula><mml:math id="M130"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></inline-formula></bold></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><bold><inline-formula><mml:math id="M131"><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mo>=</mml:mo></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo></mml:math></inline-formula></bold></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M132"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M133"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>:</bold></td>
<td valign="top" align="left">1</td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M134"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>&#x003D5;</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>:</bold></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M135"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M136"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>:</bold></td>
<td valign="top" align="left">&#x003B5;<sub>0<italic>h</italic></sub></td>
</tr> <tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M137"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x0005E;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><bold>:</bold></td>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M138"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
</tr></tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>We introduce the critical acceleration <italic>G</italic><sub><italic>cr</italic></sub> &#x0003D; <italic>R</italic>(<italic>R</italic>&#x02212;1)/(<italic>R</italic>&#x0002B;1), the same as in the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. We introduce the parameter <inline-formula><mml:math id="M139"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> of the thermal heat flux [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. The growth rate is transformed to:</p>
<disp-formula id="E45"><label>(19.2)</label><mml:math id="M140"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> is stable Re [&#x003C9;<sub><italic>CDGM</italic></sub>] &#x02264; 0 for the accelerations <italic>G</italic> &#x0003C; &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub> and is unstable Re [&#x003C9;<sub><italic>CDGM</italic></sub>] &#x0003E; 0 for <italic>G</italic> &#x0003E; &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>. The &#x02018;thermal&#x00027; critical acceleration &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub> is &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub> &#x0003D; <italic>G</italic><sub><italic>cr</italic></sub>(1&#x0002B;2 <italic>F</italic>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>The fundamental solution <bold>r</bold><sub>2</sub> is stable in the stable regime, where the eigenvalue is imaginary, with <inline-formula><mml:math id="M141"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M142"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M143"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, and with <inline-formula><mml:math id="M144"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The solution <bold>r</bold><sub>2</sub> is stable, even when the growth rate &#x003C9;<sub><italic>CDGM</italic></sub> &#x0003D; &#x003C9;<sub>1</sub> is real and the dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> &#x0003D; <bold>r</bold><sub>1</sub> is unstable. In this case, the integration constant <italic>C</italic><sub>2</sub> &#x0003D; 0 must be zero, for the waves of the solution <bold>r</bold><sub>2</sub> to satisfy the boundary conditions far away from the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E18">Equation 9</xref>).</p>
<p>For the fundamental solution <bold>r</bold><sub>3</sub>, the eigenvalue &#x003C9;<sub>3</sub> and the amplitude vector <inline-formula><mml:math id="M145"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are:</p>
<disp-formula id="E46"><label>(20.1)</label><mml:math id="M146"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>While this solution is unstable, its perturbation fields for the velocity and the pressure are null for any integration constant. The solution <bold>r</bold><sub>3</sub> does not contribute to the dynamics of thermally conducting fluids, similarly to the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. We believe that the solution <bold>r</bold><sub>3</sub> is due to the arbitrariness of choice of the inertial frame of reference.</p>
<p>For the fundamental solution <bold>r</bold><sub>4</sub>, the eigenvalue &#x003C9;<sub>4</sub> and the amplitude vector <inline-formula><mml:math id="M147"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are:</p>
<disp-formula id="E47"><label>(20.2)</label><mml:math id="M148"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>While this solution is stable, its integration constant must be zero, <italic>C</italic><sub>4</sub> &#x0003D; 0, for the perturbation waves to satisfy the boundary conditions far away from the interface (<xref ref-type="disp-formula" rid="E18">Equation 9</xref>) (see also the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]).</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref> represent the perturbed fields of the velocity <bold>u</bold>, the velocity streamlines <bold>s</bold>, the pressure <italic>p</italic>, the vorticity &#x02207; &#x000D7; <bold>u</bold>, the internal energy &#x00113;, and the interface perturbation <italic>z</italic><sup>&#x0002A;</sup> in the stable and unstable low Mach dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>, free from and under the destabilizing acceleration, and for vanishing and finite values of the parameter of the thermal heat flux.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p>Flow fields for the inertial low Mach dynamics in thermally conducting fluids, when the thermal heat flux parameter is zero. Plots of real parts of perturbed fields of the interface, the velocity, the velocity streamlines, the pressure, and the internal energy, with red (blue) for positive (negative) in the contour plots. The perturbed vortical and vorticity fields are null.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p>Flow fields for the inertial low Mach dynamics in thermally conducting fluids, when the thermal heat flux parameter is finite. Plots of real parts of perturbed fields of the interface, the velocity, the velocity streamlines, the pressure, the vorticity, and the internal energy, with red (blue) for positive (negative) in the contour plots.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p>Flow fields for the unstable low Mach dynamics in thermally conducting fluids, under the destabilizing acceleration, when the thermal heat flux parameter is zero. Plots of real parts of perturbed fields of the interface, the velocity, the velocity streamlines, the pressure, and the internal energy, with red (blue) for positive (negative) in the contour plots. The perturbed vortical and vorticity fields are null.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>Figure 5</label>
<caption><p>Flow fields for the unstable low Mach dynamics in thermally conducting fluids under the destabilizing acceleration, when the thermal heat flux parameter is finite. Plots of real parts of perturbed fields of the interface, the velocity, the velocity streamlines, the pressure, the vorticity, and the internal energy, with red (blue) for positive (negative) in the contour plots.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec>
<title>3.4 Thermal heat flux</title>
<p>We briefly outline a few effects of the thermal heat flux on the low Mach dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>.</p>
<p>When the seeds of the thermal heat flux are null (&#x003B5;<sub>0<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x0003D; 0, <italic>F</italic> &#x0003D; 0), the vortical field is null, the energy perturbations are null, and the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> in thermally conducting fluids is:</p>
<disp-formula id="E48"><label>(20.1)</label><mml:math id="M149"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>It is the same as the solution <bold>r</bold><sub><italic>CDG</italic></sub> for the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. For the null seeds of the thermal heat flux, the thermal conductivity effectively plays no role in the low Mach dynamics<bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E27">Equations 14</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E39">17</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E44">19</xref> and <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>).</p>
<p>The energy perturbations are identified through the leading order interfacial boundary condition for the energy (<xref ref-type="disp-formula" rid="E13">Equation 6.4</xref>). With seeds of the thermal heat flux (<bold>Q</bold><sub>0</sub>)<sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub> &#x0003D; (<bold>J</bold><sub><italic>e</italic><sub>0</sub>&#x003B5;<sub>0</sub>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>, it is transformed to:</p>
<disp-formula id="E49"><label>(20.2)</label><mml:math id="M151"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In the incompressible limit [<italic>W</italic><sub>0</sub>] &#x0003D; 0, by presuming that the heavy fluid is cold and is free from the thermal heat flux, &#x003B5;<sub>0<italic>h</italic></sub> &#x0003D; 0, and that the light fluid is hot and has the thermal heat flux, &#x003B5;<sub>0<italic>l</italic></sub>&#x02260;0, the seed value is &#x003B5;<sub>0<italic>l</italic></sub> &#x0003C; 0; hence, the thermal heat flux parameter <italic>F</italic>&#x0007E;&#x02212;(&#x003B5;<sub>0<italic>h</italic></sub>&#x0002B;&#x003B5;<sub>0<italic>l</italic></sub>) is <italic>F</italic> &#x0003E; 0. Here, we study the case <italic>F</italic> &#x0003E; 0. These situations may occur in the processes of combustion and plasma fusion [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>]. Our theory can be extended to the cases <italic>F</italic> &#x0003C; 0 that may occur in, e.g., chemically reacting fluids, as well as to the compressible case [<italic>W</italic><sub>0</sub>]&#x02260;0 to be studied elsewhere.</p>
<p>Per the properties of the amplitude vector in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>, in the low Mach dynamics, the vortical field exists only in the presence of the thermal heat flux parameter <inline-formula><mml:math id="M153"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The vortical potential &#x003A8;<sub><italic>l</italic></sub> is shifted by &#x003C0;/2 relative to the fields of the velocity potentials &#x003A6;<sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>, the internal energy perturbations &#x00113;<sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>, the pressure <italic>p</italic><sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>, and the interface perturbation <italic>z</italic><sup>&#x0002A;</sup> for any values (<italic>F</italic> &#x0003E; 0, <italic>R</italic> &#x0003E; 1, <italic>G</italic>&#x02265;0).</p>
</sec>
<sec>
<title>3.5 Inertial dynamics</title>
<p>Consider the inertial low Mach dynamics, with null acceleration, <italic>G</italic> &#x0003D; 0, with <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>&#x02192;<bold>r</bold><sub><italic>CDM</italic></sub>:</p>
<disp-formula id="E50"><label>(21)</label><mml:math id="M154"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDM</italic></sub> is stable for <italic>F</italic> &#x0003E; 0 (formally, for <italic>F</italic> &#x0003E; &#x02212;1/2).</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref> illustrate the flow fields in the inertial low Mach dynamics in thermally conducting fluids for the vanishing and finite values of the thermal heat flux parameter, in consistency with <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>. At <italic>F</italic> &#x0003D; 0 in both fluids, the velocity field is potential and the fields of the pressure and the energy perturbations are symmetric. For a finite value <italic>F</italic>, the energy perturbations become asymmetric in the heavy and the light fluids, and the velocity has the vortical field in the light fluid bulk.</p>
<p>Since the growth rate is purely imaginary, <inline-formula><mml:math id="M156"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></inline-formula>, the wave vector of the vortical field <italic>K</italic><sub>&#x003C8;<sub><italic>l</italic></sub></sub> &#x0003D; &#x003C9;<sub><italic>CDM</italic></sub>/<italic>R</italic> is imaginary. This creates a stable vortical pattern, periodic in time and in space, in the bulk of the light fluid. The vortical structures can be realized when the boundary conditions away from the interface are somewhat noisy. Otherwise, the integration constant for the stable solution <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> must be zero, leading to zero perturbation fields and constant interface velocity <inline-formula><mml:math id="M157"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Consider the vortical field with the amplitude <inline-formula><mml:math id="M158"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and wave vector <italic>K</italic><sub>&#x003C8;<sub><italic>l</italic></sub></sub>, and the energy field <inline-formula><mml:math id="M159"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in the light fluid:</p>
<disp-formula id="E51"><label>(22.1)</label><mml:math id="M160"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The amplitude of the vortical field <inline-formula><mml:math id="M162"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> increases with the thermal heat flux <italic>F</italic> and the density ratio <italic>R</italic>. The wave vector of the vortical field |<italic>K</italic><sub>&#x003C8;<sub><italic>l</italic></sub></sub>| increases with <italic>F</italic> and decreases with <italic>R</italic>. The energy field <inline-formula><mml:math id="M163"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula> increases with the thermal heat flux <italic>F</italic> and the density ratio <italic>R</italic>. For a small thermal heat flux parameter <inline-formula><mml:math id="M164"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, for fluids with similar, <inline-formula><mml:math id="M165"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and different, <italic>R</italic> &#x02192; &#x0221E; , densities, these quantities are:</p>
<disp-formula id="E52"><label>(22.2)</label><mml:math id="M166"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E53"><label>(22.3)</label><mml:math id="M167"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For a large thermal heat flux parameter, <italic>F</italic> &#x02192; &#x0221E; , these quantities are:</p>
<disp-formula id="E54"><label>(22.4)</label><mml:math id="M168"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E55"><label>(22.5)</label><mml:math id="M169"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In the inertial low Mach dynamics, the vortical field has no characteristic length scale, in contrast to the inertial Landau dynamics in Landau&#x02013;Darrieus instability [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>].</p>
<p>Consider the interface velocity <inline-formula><mml:math id="M170"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. It stably oscillates:</p>
<disp-formula id="E56"><label>(23)</label><mml:math id="M171"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The expressions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E50">Equations 21</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E56">23</xref>) exhibit that in the inertial low Mach dynamics in thermally conducting fluids, the primary stabilization mechanism is the inertial mechanism. See the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] explored the inertial stabilization of the conservative dynamics of ideal fluids. This macroscopic mechanism is due to the conservation of mass, momentum, and energy; it is associated with the motion of the interface as a whole. The thermal mass flux&#x02014;microscopic in nature&#x02014;influences the frequency of the stable oscillations and, for the thermal heat flux parameter <italic>F</italic>&#x02260;0, it creates the vortical field in the bulk (<xref ref-type="disp-formula" rid="E50">Equations 21</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E56">23</xref>) (<xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>).</p>
<p>We now represent the frequency &#x003C9;<sub><italic>CDM</italic></sub> (<xref ref-type="disp-formula" rid="E5">Equation 21</xref>) in the dimensional form as:</p>
<disp-formula id="E57"><label>(24)</label><mml:math id="M172"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since the energy seeds <inline-formula><mml:math id="M174"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are identified by the leading order energy balance in the expressions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E13">Equation 6.4</xref>), the thermal heat flux keeps intact the linear dependence of the frequency on the wave vector &#x003A9;<sub><italic>CDM</italic></sub>&#x0007E; <italic>k</italic>. The thermal heat flux changes the magnitude of the frequency &#x003A9;<sub><italic>CDM</italic></sub>. The change may be interpreted as an effective rescaling of the interface velocity <inline-formula><mml:math id="M175"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec>
<title>3.6 Accelerated dynamics</title>
<p>Examine the low Mach dynamics under the destabilizing acceleration.</p>
<p>Per the expressions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equation 19</xref>), the dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub> is stable for small acceleration, <italic>G</italic>&#x02208;(0, &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>), and it is unstable for the acceleration magnitudes exceeding a threshold <italic>G</italic> &#x0003E; &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>. In the stable dynamics <bold>r</bold><sub><italic>CDGM</italic></sub>, the frequency of the oscillations is <inline-formula><mml:math id="M176"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math></inline-formula>, and the flow fields are qualitatively similar to those in the inertial low Mach dynamics.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref> present the flow fields in the unstable accelerated low Mach dynamics, <italic>G</italic>&#x0003E;&#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>, in thermally conducting fluids, with the vanishing and finite values of the thermal heat flux parameter, in consistency with <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>. At <italic>F</italic> &#x0003D; 0 in both fluids, the velocity field is potential and the fields of the energy perturbations are symmetric. For a finite <italic>F</italic> value, the energy perturbation fields become asymmetric in the heavy and the light fluids, and the velocity has the vortical field in the bulk of the light fluid. The vortical field is shifted relative to the fields of the pressure and energy by &#x003C0;/2 (see <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>). For given values of the density ratio <italic>R</italic> and the thermal heat flux <italic>F</italic>, the strength of the vortical field <inline-formula><mml:math id="M177"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> overall decreases with an increase of the gravity <italic>G</italic>, with <inline-formula><mml:math id="M178"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mover><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <italic>G</italic> &#x02192; &#x0221E; . The strength of the energy perturbation field(s) <inline-formula><mml:math id="M179"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02322;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is independent of the acceleration, and it is the same as that in the inertial dynamics, in consistency with <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref>, and <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>.</p>
<p>The expression (<xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equation 19</xref>) exhibits that in the low Mach dynamics in thermally conducting fluids in the presence of the thermal heat flux, the interface stability is defined primarily by the interplay of the two macroscopic mechanisms&#x02014;the stabilizing inertial mechanism and the destabilizing acceleration. The inertia dominates the buoyancy, and the dynamics is stable for <italic>G</italic> &#x0003C; &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>. The buoyancy dominates the inertia, and the dynamics is unstable for <italic>G</italic> &#x0003E; &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub> [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. This is similar to the interface stability in the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. The thermal heat flux&#x02014;along with creating the vortical field&#x02014;provides additional stabilizations [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. Particularly, it enlarges the value of the acceleration threshold to &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub> &#x0003D; <italic>G</italic><sub><italic>cr</italic></sub>(1&#x0002B;2<italic>F</italic>), with &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>&#x02192;<italic>G</italic><sub><italic>cr</italic></sub> for <italic>F</italic> &#x02192; 0<sup>&#x0002B;</sup> and with &#x01E20;<sub><italic>cr</italic></sub>&#x02248;2<italic>FG</italic><sub><italic>cr</italic></sub> for <italic>F</italic> &#x02192; &#x0221E; .</p>
<p>Consider the interface velocity <inline-formula><mml:math id="M180"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>V</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. It is time-dependent:</p>
<disp-formula id="E58"><label>(25)</label><mml:math id="M181"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>u</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0002E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>n</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The unstable low Mach dynamics in thermally conducting fluids superposes the growth of the interface velocity as whole and the growth of the interface perturbation. These growths are exponential in time in the linear regime and are expected to be a power law in time in the non-linear regime, similarly to the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>].</p>
<p>We now represent the frequency &#x003C9;<sub><italic>CDM</italic></sub> (<xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equation 19</xref>) in the dimensional form as:</p>
<disp-formula id="E59"><label>(26.1)</label><mml:math id="M182"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where the rescaled velocity magnitude <inline-formula><mml:math id="M184"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is provided by the expression (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equation 24</xref>). For given values<inline-formula><mml:math id="M185"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for fluids with different densities and with similar densities, the critical acceleration is:</p>
<disp-formula id="E60"><label>(26.2)</label><mml:math id="M186"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For given values of the acceleration <italic>g</italic> &#x0003E; &#x01E21;<sub><italic>cr</italic></sub>, the energy seeds <inline-formula><mml:math id="M188"><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B5;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>Q</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and the fluid densities &#x003C1;<sub><italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>, we find the critical wave vector <italic>k</italic><sub><italic>cr</italic></sub> stabilizing the dynamics:</p>
<disp-formula id="E61"><label>(27.1)</label><mml:math id="M189"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We further find the maximum wave vector <italic>k</italic><sub>max</sub> at which the unstable dynamics has the largest growth:</p>
<disp-formula id="E62"><label>(27.2)</label><mml:math id="M190"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02202;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>:</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>From the expressions (<xref ref-type="disp-formula" rid="E59">Equations 26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>), we obtain for any density ratio and for any thermal heat flux:</p>
<disp-formula id="E63"><label>(27.3)</label><mml:math id="M192"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x01E21;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Remarkably, in the low Mach dynamics in thermally conducting fluids, the ratio is 1/2 of the maximum and critical wave vectors; it is the same as that in the conservative dynamics in ideal fluids [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. This is because the seeds of the energy perturbations are defined by the leading order balance for the thermal heat flux (<xref ref-type="disp-formula" rid="E13">Equation 6.4</xref>). It keeps intact the dependences of the critical <italic>k</italic><sub><italic>cr</italic></sub> and maximum <italic>k</italic><sub>max</sub> wave vectors and their ratio <italic>k</italic><sub><italic>cr</italic></sub>/<italic>k</italic><sub>max</sub> on the acceleration <italic>g</italic> and the velocity <italic>V</italic><sub><italic>h</italic></sub>. At the same time, through the velocity rescaling, <inline-formula><mml:math id="M194"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> the thermal heat flux changes the values of the <italic>k</italic><sub><italic>cr</italic></sub> and <italic>k</italic><sub>max</sub> magnitudes. The critical wavelength &#x003BB;<sub><italic>cr</italic></sub> &#x0003D; 2&#x003C0;/<italic>k</italic><sub><italic>cr</italic></sub> and the maximum wavelength &#x003BB;<sub>max</sub> &#x0003D; 2&#x003C0;/<italic>k</italic><sub>max</sub> increase with the thermal heat flux.</p>
<p>Consider the effect of the density ratio on the dispersion curve and the maximum growth rate for given values of the thermal heat flux and the acceleration. For fluids with different densities in <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">Equations 27.1</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E63">27.3</xref>, the critical and maximum wave vector and the growth rate are:</p>
<disp-formula id="E64"><label>(27.4)</label><mml:math id="M195"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For fluids with similar densities in <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">Equations 27.1</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E63">27.3</xref>, these quantities are:</p>
<disp-formula id="E65"><label>(27.5)</label><mml:math id="M197"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Hence, the dispersion curve is located at small wave vectors and small growth rates for fluids with different densities (<xref ref-type="disp-formula" rid="E64">Equation 27.4</xref>), and at large wave vectors and large growth rates for fluids with similar densities (<xref ref-type="disp-formula" rid="E65">Equation 27.5</xref>). This is consistent with quasi-homogeneity of the dynamics at small density ratios [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p></sec></sec>
<sec id="s4">
<title>4 Outcomes</title>
<p>Our theory investigates in detail the low Mach dynamics in thermally conducting fluids and finds the attributes not earlier discussed. This includes, e.g., the new fluid instability, the interplay of the destabilizing acceleration with the macroscopic inertial stabilization and the microscopic thermodynamics, and the link of the structure of the flow fields to the thermal heat flux. We compare our results with other theories and models, connect to existing experiments, outline the extensive theoretical benchmarks for experiments and simulations, and chart perspectives for future studies.</p>
<sec>
<title>4.1 Comparison with models</title>
<p>The interface dynamics with interfacial fluxes of mass and heat is a long-standing problem in science, mathematics, and engineering [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]. Its traditional applications include the processes of premixed combustion (in the context of flame stability) and inertial confinement fusion (in the context of stability of laser ablated plasma) [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>].</p>
<sec>
<title>4.1.1 Interface stability in fluids</title>
<p><xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> presents the dependence of the growth rates on the acceleration magnitude for the low Mach dynamics in thermally conducting fluids with and without the thermal heat flux (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equation 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>) and for the classical Landau&#x02013;Darrieus and Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities in ideal fluids. In Landau&#x02013;Darrieus instability under gravity (<italic>LDG</italic>) and in Rayleigh&#x02013;Taylor instability (<italic>RT</italic>), the growth rates are [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]:</p>
<disp-formula id="E66"><label>(28)</label><mml:math id="M199"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<fig id="F6" position="float">
<label>Figure 6</label>
<caption><p>Dependence of the growth rate on the destabilizing acceleration of the low Mach dynamics and the classical Landau&#x02013;Darrieus and Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics at some values of the density ratio and the thermal heat flux parameter.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0006.tif"/>
</fig>
<p>For a given density ratio &#x003C1;<sub><italic>h</italic></sub>/&#x003C1;<sub><italic>l</italic></sub> and strong accelerations, <italic>g</italic> &#x0003E;  &#x0003E; &#x01E21;<sub><italic>cr</italic></sub>, the unstable low Mach dynamics &#x003A9;<sub><italic>CDGM</italic></sub> grows faster compared to &#x003A9;<sub><italic>LDG</italic></sub>, and &#x003A9;<sub><italic>RT</italic></sub>, achieving the largest growth for the zero heat flux.</p>
<p>The low Mach dynamics conserves mass, momentum, and energy in the bulk and, at the interface, and obeys the boundary conditions for the thermal heat flux at the interface. It is stabilized primarily by the inertial mechanism. In Landau&#x02013;Darrieus instability, the Landau&#x00027;s dynamics conserves mass and momentum in the bulk and, at the interface, and is incompatible with the energy conservation at the interface. It postulates the constancy of the interface velocity and thus preempts the inertial stabilization mechanism to occur. In Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics, the inertial mechanism is absent due to the zero mass flux across the interface (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equations 19</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E50">21</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>, and the works [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]).</p>
<p>In the low Mach dynamics, the velocity fields have potential and vortical components under the thermal heat flux and have only potential components at the zero thermal heat flux. In Landau&#x02013;Darrieus dynamics, the velocity fields have potential and vortical components, whereas in Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics the velocity fields have only the potential component. In the low Mach dynamics, the velocity vortical field in the bulk is induced by the thermal heat flux, and the velocity is shear-free at the interface. In Landau&#x02013;Darrieus dynamics, the velocity is shear-free at the interface, whereas Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics has the velocity shear at the interface. In the inertial frame of reference, the interface velocity is variable in the low Mach dynamics in both stable and unstable regimes, and it is constant in Landau&#x02013;Darrieus dynamics and is zero in Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics. One can distinct between the low Mach dynamics and Landau&#x02013;Darrieus/Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics by diagnosing the growth of the interface perturbations, the structure of flow fields in the bulk, and the interface velocity (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equations 19</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">28</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>, and the works [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]).</p></sec>
<sec>
<title>4.1.2 Interface stability in plasmas</title>
<p>To directly compare our theoretical results with experiments in inertial confinement fusion, a scrupulous analysis of raw data is required. Since the data are a challenge to access, we compare the growth rates and dispersion relations in the low Mach dynamics and in the models of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor/Richtmyer&#x02013;Meshkov instability in plasmas.</p>
<p>The pioneering models [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>] of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instability suggest that in a single fluid, the growth rate is &#x003A9;<sub><italic>B, AK</italic></sub> (subscript is for Bodner, Anisimov, Kull). For strong accelerations, this growth rate &#x003A9;<sub><italic>B, AK</italic></sub> is in conformity with our results in <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>:</p>
<disp-formula id="E67"><label>(29.1)</label><mml:math id="M201"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Here, the ablation velocity is <italic>V</italic><sub><italic>a</italic></sub>, and we set <inline-formula><mml:math id="M203"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The pioneering works [<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>] advise that ablative Richtmyer&#x02013;Meshkov instability has a purely imaginary growth rate &#x003A9;<sub><italic>N</italic></sub> (subscript is for Nishihara) for any density ratio. This is consistent with our results for the inertial dynamics in <xref ref-type="disp-formula" rid="E50">Equations 21</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>:</p>
<disp-formula id="E68"><label>(29.2)</label><mml:math id="M204"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">Re</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo class="qopname">&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The model [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>] suggests the other growth rate in ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instability; the same expression is given in the model [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]; its growth rate is &#x003A9;<sub><italic>SPI, B</italic></sub> (subscript is for Sanz, Piriz, Ibanez, Betti). The model [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] proposes for ablative Rayleigh&#x02013;Taylor/Richtmyer&#x02013;Meshkov instability the growth rate &#x003A9;<sub><italic>G, AV</italic></sub> (subscript is for Goncharov, Aglitsky, Velikovich). They are:</p>
<disp-formula id="E69"><label>(30.1)</label><mml:math id="M205"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For given values (<italic>k, V</italic><sub><italic>a</italic></sub>) in the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>], the critical accelerations stabilizing the dynamics are:</p>
<disp-formula id="E70"><label>(30.2)</label><mml:math id="M207"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In plasma fusion, the models [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>] are usually applied in a single fluid limit. For (&#x003C1;<sub><italic>h</italic></sub>/&#x003C1;<sub><italic>l</italic></sub>) &#x02192; &#x0221E; , the growth rates &#x003A9;<sub><italic>SPI, B</italic></sub> &#x003A9;<sub><italic>G, AV</italic></sub> are consistent with &#x003A9;<sub><italic>B, AK</italic></sub> (at <inline-formula><mml:math id="M208"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>) and &#x003A9;<sub><italic>N</italic></sub> (at <inline-formula><mml:math id="M209"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>) (<xref ref-type="disp-formula" rid="E67">Equation 29</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B62">62</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B63">63</xref>]. In the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] in <xref ref-type="disp-formula" rid="E69">Equation 30.1</xref>, for fluids with very different densities, the critical acceleration, the critical and maximum wave vectors, the maximum growth rate, and the frequency of the inertial dynamics are:</p>
<disp-formula id="E71"><label>(30.3)</label><mml:math id="M210"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi>&#x0221E;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This is consistent with our theory in the low Mach dynamics, upon the rescaling <inline-formula><mml:math id="M211"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>).</p>
<p>For purposes of completeness, we consider the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] for fluids with very similar densities <inline-formula><mml:math id="M212"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. Then, the critical acceleration, the maximum and critical wave vectors, the maximum growth rate, and the frequency of the inertial dynamics are in the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]:</p>
<disp-formula id="E72"><label>(30.4)</label><mml:math id="M213"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and they are in the model [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>]:</p>
<disp-formula id="E73"><label>(30.5)</label><mml:math id="M214"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>9</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A9;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02248;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>&#x000B1;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>These expressions depart from our theory of the low Mach dynamics (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>) and the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> presents the dependence of the critical acceleration <inline-formula><mml:math id="M215"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, scaled with <inline-formula><mml:math id="M216"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, on the density ratio &#x003C1;<sub><italic>h</italic></sub>/&#x003C1;<sub><italic>l</italic></sub> in the low Mach dynamics (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>) and in the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>]. As expected (<xref ref-type="disp-formula" rid="E69">Equation 30</xref>), the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] are consistent with (depart from) our theory (<xref ref-type="disp-formula" rid="E59">Equations 26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>) for fluids with very different (similar) densities.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>Figure 7</label>
<caption><p>Dependence of the critical acceleration on the density ratio in the low Mach dynamics and the models of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities. The models are consistent with (depart from) the low Mach dynamics for fluids with very different (similar) densities.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0007.tif"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> presents the dependence of the growth rate &#x003A9; on the wave vector <italic>k</italic> in the low Mach dynamics (<xref ref-type="disp-formula" rid="E59">Equations 26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>) and in the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>]. The values are scaled with <sub>&#x003A9;<sub><italic>CDGM</italic></sub>|<italic>k</italic> &#x0003D; <italic>k</italic><sub>max</sub></sub>, <sub><italic>k</italic><sub><italic>cr</italic></sub>|<italic>CDGM</italic></sub>, and <inline-formula><mml:math id="M217"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in the low Mach dynamics (<xref ref-type="disp-formula" rid="E59">Equations 26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>). The dispersion curve in the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] is similar to that in our rigorous theory for very large density ratios (e.g., <inline-formula><mml:math id="M228"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>). For reasonably large density ratios (e.g., &#x003C1;<sub><italic>h</italic></sub>/&#x003C1;<sub><italic>l</italic></sub> &#x0003D; 40), the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] depart from our theory (<xref ref-type="disp-formula" rid="E59">Equations 26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>Figure 8</label>
<caption><p>Dependence of the growth rate on the wave vector in the low Mach dynamics and the models of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities in the unstable regime. The dispersion curves in the models of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities coincide with that in the low Mach dynamics for very large density ratios. For large finite density ratios, the models of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities depart from the low Mach dynamics.</p></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tiff" xlink:href="fams-10-1517619-g0008.tif"/>
</fig>
<p>It is reported that the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] tend to agree with experiments at very large density ratios. By reproducing the results of the prior models for fluids with very different densities, our theory effectively agrees with the experimental data in fusion plasmas to the same (and, possibly, greater) extent [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>]. Our results illustrate the need for data availability and the importance of specific technical details, including the density ratio, the thermal heat flux, and the acceleration in the experiments (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>].</p>
<p>Our theory accurately finds the perturbation waves in the bulk, precisely formulates the boundary conditions for the thermal heat flux, and rigorously solves the boundary value problem at the interface. It finds the characteristics of the low Mach dynamics&#x02014;as well as the advection and the diffusion dynamics&#x02014;in a broad range of conditions, with (&#x003C1;<sub><italic>h</italic></sub>/&#x003C1;<sub><italic>l</italic></sub>)&#x02208;(1, &#x0221E;) and (<sub><italic>K</italic><sub><italic>m</italic></sub>/<italic>k</italic>)<italic>h</italic>(<italic>l</italic>)</sub>&#x02208;[0, &#x0221E;), well beyond the scope of the models [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>]. This opens venues, unexplored before, for modeling interface dynamics in fusion plasmas. In particular, the growth of the unstable interface velocity additionally to the growth of the interface perturbations can explain a quick extinction of the hot spot in the inertial confinement fusion, which is observed in experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>].</p>
</sec></sec>
<sec>
<title>4.2 Comparison with observations</title>
<sec>
<title>4.2.1 Prospect of Landau</title>
<p>Dynamics of an interface, having fluxes of heat and mass across it, is a long-standing challenge in mathematics, science, and engineering [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]. The classical theory of Landau [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] predicted that the interface with mass flux is unconditionally unstable, leading to Landau&#x02013;Darrieus instability [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. For incompressible ideal fluids, the instability was a challenge to directly observe in the experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. The consensus addressing this paradox suggested the following: at small length scales, the interface dynamics is stabilized by microscopic thermodynamic mechanisms (e.g., viscosity, thermal conductivity, and surface tension). Large scale processes are difficult to realize in controlled laboratory environments [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>].</p>
<p>Our theory resolves the paradox [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. It finds [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] that in both ideal and thermally conducting fluids, the interface is stabilized primarily by the macroscopic inertial mechanism and is destabilized by the acceleration. The microscopic thermodynamics and the thermal heat flux provide extra stabilizations and create vortical fields in the bulk. The unstable Landau&#x00027;s solution&#x02014;by postulating constancy of the interface velocity&#x02014;is a perfect mathematical match preempting the inertial mechanism to occur. Mathematical and physical properties of the multiphase dynamics found by our theory enable an unambiguous differentiation between the low Mach, Landau&#x02013;Darrieus dynamics, and Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics in experiments and simulations, to be done in the future [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>4.2.2 Geophysics and astrophysics</title>
<p>Our theory finds that in the inertial low Mach dynamics, the interface is stable at global scales. This is consistent with and qualitatively explains the observations in geophysical multiphase flows [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>]. The latter include the confluence of Green and Colorado Rivers and the stable border between the Pacific and Atlantic oceans. In these cases, distinct waters meet and do not mix, and the interface between the waters is globally stable [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>]. Our theory further finds that in the unstable accelerated low Mach dynamics, the interface velocity increases with time and the interface is free from the shear-driven vortical structures. These characteristics can aid better understanding of dynamics and morphology of filamentary structures in supernova remnants [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>4.2.3 Experiments in plasmas</title>
<p>The scaled laboratory experiments in high energy density plasmas examine the interfacial mixing of matters in supernova relevant conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>]. The experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>] investigated the effect of the thermal heat flux on the interface stability and observed qualitative differences between the dynamics with high and low thermal heat flux values. Our theory is consistent with these observations [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>].</p>
<p>We find that in the experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>], the low flux case corresponds to the classical Rayleigh&#x02013;Taylor instability, whereas the high flux case is related to the accelerated interfacial dynamics with mass and heat fluxes. Per our theory, these dynamics have distinct qualitative and quantitative properties (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">28</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>); these distinctions explain the experimental observations [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Particularly, (i) in the low flux case in Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics, the interface perturbations grow quicker than in the unstable interfacial dynamics in the high flux case because the accelerations in the experiments are relatively low. (ii) In the unstable interfacial dynamics in the high flux case, the interfacial structure propagates quicker than in Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics in the low flux case because the inertial mechanism enlarges the velocity of the interface as a whole. (iii) The interface dynamics with fluxes of mass and heat is free from the interfacial shear and from shear-driven vortical structures at the interface. In Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics with the null mass flux, the shear and the vortical structures are present at the interface. This explains the distinctions in the interface morphology observed in the experiments in the high flux case and the low flux case (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">28</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>4.2.4 Experiments in complex fluids</title>
<p>In our theory, the mass flux and the heat flux are separate physical quantities allowing one to independently analyze their contributions to the dynamics. This consideration is applicable in a broad range of conditions, including the microscopically thin interfaces with macroscopically observable mass and heat fluxes found in the experiments and molecular dynamics simulations [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>]. Our theory highlights the need in experimental systems that can autonomously control the flux of mass and the flux heat, or&#x02014;in other words&#x02014;the flux of mass and the flux of energy (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">28</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. While such conditions may be a challenge to reach in regular fluids or plasmas, they may be achievable in complex matters involving chemical processes and transports of species and charges.</p>
<p>The experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] investigated the chemical process of liquid&#x02013;liquid extraction with the metastable precipitation and the transports of ions. This process is accompanied by the formation of interfaces separating the phases of matter (i.e., the liquids). The chemistry of the process controls the flux of mass and the flux of energy at and across the interfaces. The experimental system exhibits rich dynamics. This includes the formation of quasi-convective vortical structures associated with the energy imbalance at the interface, and quasi Rayleigh&#x02013;Taylor fingering structures occurring when the fluxes of mass and energy across the interface are reduced [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]. The observations are in qualitative agreement with our theoretical results. In addition, the experiments and theory are consistent with the molecular dynamics simulations revealing complexity of energy transport in energetic materials and in reactive systems [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>].</p></sec>
<sec>
<title>4.2.5 Experiments on contained turbulence</title>
<p>Our theory identifies opportunities, not discussed before, for realizing turbulence in a laboratory.</p>
<p>It is traditionally believed that turbulence develops from a laminar flow via a tangential discontinuity mechanism, or a velocity shear. In this mechanism, the velocity shear at the discontinuity&#x02014;the thin interface with zero mass flux across it&#x02014;makes the interface unstable due to the Kelvin&#x02013;Helmholtz instability and creates vortical structures at the interface [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. The vortical structures are then presumed to propagate to the bulk, causing turbulence to develop [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B65">65</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B66">66</xref>].</p>
<p>Our theory suggests another mechanism of generating vortical fields and vortical structures in the bulk. We find that for an interface with fluxes of mass and energy, the velocity field is free from the interfacial shear. The vortical field in the bulk is created by the energy flux across the interface. For the stable interface, the vortical field is represented by periodic vortical structures. They may cause turbulence to develop (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">28</xref> and the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]).</p>
<p>The experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>] examined how to create turbulence in a contained geometry, free from using extended tunnels and applying a velocity shear as it is done in turbulent boundary layers or a jet turbulence [<xref ref-type="bibr" rid="B65">65</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B66">66</xref>]. The experiments employ a ring of jets to blow loops&#x02014;vortex rings&#x02014;into a tank of water until an isolated ball of turbulence forms and lasts, thus observing a contained turbulence in the tank. These observations are in a qualitative consistency with our theoretical results (<xref ref-type="disp-formula" rid="E57">Equations 24</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E59">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">28</xref>) and with the works [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]. Particularly, the turbulence ball is isolated; it is effectively separated from the ambient by a self-formed interface; the mass and energy are transported through the interface; hence, turbulence can develop. By using our theory [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] and the experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>], one can directly examine Kolmogorov turbulence&#x02014;a process driven by an external energy source causing strong stochastic fluctuations [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B67">67</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B68">68</xref>].</p>
</sec></sec>
<sec>
<title>4.3 Benchmarks and diagnostics</title>
<p>By finding benchmarks of interface dynamics not earlier diagnosed, our theory opens opportunities for experiments and simulations (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E22">Equations 12</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="table" rid="T6">6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>For validating the low Mach dynamics in experiments and simulations, it is required, in addition to the velocity vector field, to precisely measure the scalar fields of the inertial energy, the density, and the pressure. These fields are correlated (<xref ref-type="disp-formula" rid="E27">Equations 14</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E39">17</xref>). In the heavy (light) fluid, they have the initial perturbation length scale <inline-formula><mml:math id="M218"><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and are modulated with waves with the length scale <inline-formula><mml:math id="M220"><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. In the low Mach dynamics, the length scale <inline-formula><mml:math id="M219"><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>l</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is independent of the thermal conductivity and is greater than the length scale of the initial perturbation <inline-formula><mml:math id="M221"><mml:mi>k</mml:mi><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E27">Equations 14</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E39">17</xref>, <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="table" rid="T3">3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Our theory directly links macroscopic attributes of the low Mach dynamics (the vortical structures in the bulk and the interface stability) to the microscopic thermodynamic properties (the thermal heat flux and the thermal conductivity). To qualitatively detect the presence of the thermal heat flux at the interface, one has to measure the velocity vortical and vorticity fields in the bulk; these fields are produced by the energy excess (i.e., the thermal heat flux) at the interface. To quantify the thermal heat flux at the interface, one has to accurately balance the values of the specific enthalpy <italic>W</italic><sub>0</sub> and the specific kinetic energy <inline-formula><mml:math id="M225"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>J</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where the physical enthalpy is <inline-formula><mml:math id="M226"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x00398;</mml:mi></mml:math></inline-formula> , the enthalpy of formation is <inline-formula><mml:math id="M227"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x00304;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, the specific heat at constant pressure is <italic>C</italic><sub><italic>P</italic></sub>, and the temperature is &#x00398; (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equations 19</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T4">Tables 4</xref>&#x02013;<xref ref-type="table" rid="T6">6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>In the low Mach dynamics, the interface stability is defined primarily by the macroscopic inertial mechanism balancing the destabilizing acceleration, and the thermal heat flux creates vortical fields in the bulk. The instability of the low Mach dynamics in thermally conducting fluids differs qualitatively and quantitatively from the instability of the conservative dynamics in ideal fluids. The low Mach dynamics has the potential and vortical velocity fields, whereas the conservative dynamics has only the potential velocity fields. Remarkably, in the unstable low Mach dynamics for the maximum and critical wave vectors, the ratio is the same as that in the conservative dynamics; the growth rates of these dynamics can be linked with one another upon appropriate velocity scaling (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E58">Equations 25</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Our rigorous theory inspires the experiments and simulations to further advance diagnostics and the data&#x00027; accuracy, precision, and statistics, for better understanding multiphase dynamics. In realistic fluids, in addition to the interface growth and growth rate, experimental diagnostics have to include the structure of the macroscopic fields in the bulk, the properties of microscopic transports at the interface, and the unsteadiness of the interface velocity. In high energy density plasmas, the experiments have to employ the capabilities of high power laser facilities in pulse shaping and in target fabrication for precise controlling the thermal heat flux and the thermal transport. In materials, for better understanding the interplay of mass and energy transports at the interface, one can employ the highly accurate experiments in complex fluids, and the Eulerian and Lagrangian methods of numerical modeling (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equations 19</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B66">66</xref>].</p>
<p>The advancements in experimental and numerical approaches enable one to quantify with high fidelity and ample statistics the microscopic transport at the interface and the macroscopic fields in the bulk. In synergy with our theory, they can provide new insights in far from equilibrium dynamics of interfaces and interfacial mixing in nature, technology, and industry (see the works [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]).</p></sec></sec>
<sec id="s5">
<title>5 Summary</title>
<p>We examine analytically the classical problem of the interface dynamics with the interfacial fluxes of mass and heat in thermally conducting inviscid fluids. The low Mach regime is thoroughly investigated, in which the flow fields are subsonic (including the uniform fields and the perturbation waves), the thermal conductivity length scale is large compared to that of the initial perturbation, and the weak compressibility dominates over the thermal transport (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E1">Equations 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E8">4</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>We employ the rigorous theoretical framework to solve this long-standing problem [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. By using the generalized functions, the boundary conditions at the interface are self-consistently derived from the governing equations in the bulk, including the conditions for the fluxes of mass, momentum, and energy and for the thermal heat flux. The thermal heat flux at the interface and the seeds of perturbations of the internal energy are accurately evaluated. We precisely identify the degrees of freedom of the dynamics, including the four mechanical perturbation waves and the two energetic waves seeded by the internal energy perturbations. We solve the boundary value problem in a broad range of parameters and find the growth of the interface and the structure of the flow fields in the bulk, thus linking the processes at micro and macro scales (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E9">Equations 5</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E39">17</xref>, <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>&#x02013;<xref ref-type="table" rid="T5">5</xref>).</p>
<p>The low Mach dynamics possess the following characteristics. The interface is stabilized primarily by the macroscopic inertial mechanism that balances the destabilizing acceleration. The microscopic thermodynamics and the thermal heat flux provide additional stabilizations. The interface is unstable, when the dynamics is accelerated, and the acceleration magnitude exceeds a threshold. The interface is globally stable, if the dynamics is inertial. The thermal heat flux at the interface forms the vortical and vorticity velocity fields in the bulk. The vortical field is energetic&#x02014;rather than dynamic&#x02014;in nature. For the zero thermal heat flux, the internal energy perturbations vanish, and the velocity has only potential fields in the bulk. The velocity field is free from the shear at the interface (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E41">Equations 18</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref>).</p>
<p>In the inertial frame of reference, the low Mach dynamics is a superposition of the two motions&#x02014;the dynamics of the interface as a whole and the dynamics of the interface perturbations. The velocity of the interface is variable. In the stable regime, it oscillates along with oscillations of the interface perturbations. In the unstable regime, its magnitude increases in time, along with the amplitude growth of perturbations of the interface and the flow fields. The low Mach dynamics is degenerate; it has the smaller number of the fundamental solutions than the number of the degrees of freedom. The degeneracy is due to the thermodynamic nature of the internal energy perturbations. For the zero thermal heat flux parameter, the low Mach dynamics in thermally conducting fluids coincides with the conservative dynamics in ideal fluids (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E44">Equations 19</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T5">Tables 5</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Qualitative and quantitative properties reveal that the low Mach dynamics differ substantially from the dynamics of the Landau&#x02013;Darrieus and Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities. One can clearly distinguish in experiments and simulations between the low Mach, Landau&#x02013;Darrieus, and Rayleigh&#x02013;Taylor dynamics, to be done in the future. Our theory accurately reproduces in certain limiting cases the results of the models of ablative Rayleigh&#x02013;Taylor instability. Our approach is applicable in a broad range of the acceleration magnitudes, the thermal heat flux values, and the density ratios, thus providing experiments and simulations in fluids and plasmas with benchmarks not diagnosed before (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E66">Equations 28</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E69">30</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F7">Figures 7</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F8">8</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>Our theory is consistent with and explains the existing observations [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>]. This includes the scaled laboratory experiments in high energy density plasmas examining the interfacial mixing in supernova relevant conditions [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>]; the experiments on the ablative stabilization of plasmas in the inertial confinement fusion [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>]; the experiments in complex fluids investigating the process of liquid&#x02013;liquid extraction with the metastable precipitation and the transports of ions [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]; and the experiments [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>] examining the creation of turbulence in a contained geometry, beyond the use of the tangential discontinuity mechanism and the velocity shear in extended tunnels. This further includes the numerical simulations of the energetic materials and the reactive systems [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. Our results on the interface stability in the inertial dynamics are harmonious with observations in geophysical and astrophysical flows at global scale [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>].</p>
<p>By directly linking far from equilibrium dynamics and kinetics&#x02014;i.e., the dynamics of the interface and the flow fields at macroscopic scales and the microscopic thermodynamic properties associated with the interactions and motions of multiple particles interface&#x02014;our theory identifies qualitative attributes and quantitative benchmarks not measured and not studied before. In the low Mach dynamics, these include the dependence of the interface stability, the structure of the flow fields and the characteristic scales on the density ratio, the thermal heat flux, and the acceleration magnitude; the interplay of the weak compressibility with the thermal heat flux, the mass flux and the initial conditions; and the unsteadiness of the interface velocity and the rescaling of the interface velocity magnitude with the thermal heat. Our theory points out a necessity in further advancing numerical methods and experimental metrologies in fluids, plasmas, and materials (see <xref ref-type="disp-formula" rid="E27">Equations 14</xref>&#x02013;<xref ref-type="disp-formula" rid="E61">27</xref>, <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x02013;<xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>].</p>
<p>We find that the interface is a place where balances are achieved, by coupling microscopic transport and thermodynamics to macroscopic flow fields in the bulk. By varying the thermal heat flux, the thermal conductivity, the initial conditions, and the acceleration, one can impact the stability of the interface and the structure of the flow fields in the low Mach dynamics. Our analytical framework can be employed to investigate the far from equilibrium dynamics and kinetics of interfaces and interfacial mixing in a wide range of processes in nature and technology. They include the type-Ia supernova blasts, the filamentary structures in supernova remnants, the convection in planetary interiors, the multiphase geophysical flows, the ablative stabilization of plasma in inertial confinement fusion, the nanofabrication, the transportation security of liquefied natural gas, the purification of water, the electro-catalysis, and the energetic materials. We urge our theoretical results be considered in investigations of these processes and interpretations of the observational data [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B59">59</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B64">64</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B66">66</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B69">69</xref>].</p></sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data availability statement</title>
<p>Publicly available datasets were analyzed in this study. This data can be found here: Snezhana I. Abarzhi, <email>snezhana.abarzhi&#x00040;gmail.com</email>.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>SA: Conceptualization, Formal analysis, Investigation, Methodology, Project administration, Supervision, Writing &#x02013; original draft.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. We acknowledge the support of the National Science Foundation (USA) (Award No. 1404449) and the support of the Australian Research Council (AUS) (Award No. LE220100132).</p>
</sec>
<ack><p>We deeply thank Dr. Dan V. Ilyin for his critically important contributions to this work and the development of the theoretical framework of the interface dynamics. We warmly appreciate Dr. William A. Goddard III for the intellectually fruitful and inspiring discussions of the interface dynamics at the kinetic scales. We deeply thank Dr. Schlossman for detailed and thoughtful discussions of his experiments in complex fluids and their connections to the theory. We thank Dr. Irvine for discussing his experiments on contained turbulence. We thank Dr. Kuranz and Dr. Remington on sharing their experimental data in high energy density plasmas at the National Ignition Facility in the Lawrence Livermore National Laboratory.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="conf1">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
<p>The author(s) declared that they were an editorial board member of Frontiers, at the time of submission. This had no impact on the peer review process and the final decision.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Generative AI statement</title>
<p>The author(s) declare that no Gen AI was used in the creation of this manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s10">
<title>Publisher&#x00027;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names></name></person-group>. <article-title>Interfaces and mixing: non-equilibrium transport across the scales</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18171</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1818855116</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31501342</pub-id></citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Gauthier</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Sreenivasan</surname> <given-names>KR</given-names></name></person-group>. <source>Turbulent Mixing and Beyond: Non-Equilibrium Processes from Atomistic to Astrophysical Scales</source>. <publisher-loc>London</publisher-loc>: <publisher-name>Royal Society Publishing.</publisher-name> (<year>2013</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Bhowmick</surname> <given-names>AK</given-names></name> <name><surname>Naveh</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Pandian</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Swisher</surname> <given-names>NC</given-names></name> <name><surname>Stellingwerf</surname> <given-names>RF</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Supernova, nuclear synthesis, fluid instabilities and mixing</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18184</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1714502115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30478062</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Arnett</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <italic>Supernovae and Nucleosynthesis.</italic> <publisher-loc>Princeton</publisher-loc>: <publisher-name>Princeton University Press</publisher-name>. (<year>1996</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Haan</surname> <given-names>SW</given-names></name> <name><surname>Lindl</surname> <given-names>JD</given-names></name> <name><surname>Callahn</surname> <given-names>DA</given-names></name> <name><surname>Clark</surname> <given-names>DS</given-names></name> <name><surname>Salmonson</surname> <given-names>JD</given-names></name> <name><surname>Hammel</surname> <given-names>BA</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Point design targets, specifications, and requirements for the 2010 ignition campaign on the National Ignition Facility</article-title>. <source>Phys Plasmas.</source> (<year>2011</year>) <volume>18</volume>:<fpage>051001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3592169</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sivashinsky</surname> <given-names>GI</given-names></name></person-group>. <article-title>Instabilities, pattern formation, and turbulence in flames</article-title>. <source>Ann Rev Fluid Mech.</source> (<year>1983</year>) <volume>15</volume>:<fpage>179</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.fl.15.010183.001143</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Buehler</surname> <given-names>MJ</given-names></name> <name><surname>Tang</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>van Duin</surname> <given-names>ACT</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names></name></person-group>. <article-title>Threshold crack speed controls dynamical fracture of silicon single crystals</article-title>. Phys Rev <italic>Lett</italic>. (<year>2007</year>) <volume>99</volume>:<fpage>165502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.99.165502</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17995264</pub-id></citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fadel</surname> <given-names>ER</given-names></name> <name><surname>Faglioni</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Samsonidze</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Molinari</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Merinov</surname> <given-names>BV</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names> <suffix>III</suffix></name> <etal/></person-group>. <article-title>Role of solvent-anion charge transfer in oxidative degradation of battery electrolytes</article-title>. <source>Nature Commun.</source> (<year>2019</year>) <volume>10</volume>:<fpage>3360</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-019-11317-3</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31350394</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhakhovsky</surname> <given-names>VV</given-names></name> <name><surname>Kryukov</surname> <given-names>AP</given-names></name> <name><surname>Levashov</surname> <given-names>VY</given-names></name> <name><surname>Shishkova</surname> <given-names>IN</given-names></name> <name><surname>Anisimov</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>Mass and heat transfer between evaporation and condensation surfaces</article-title>. <source>Proc Natl Acad Science USA.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18209</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1714503115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">29666235</pub-id></citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Liang</surname> <given-names>Z</given-names></name> <name><surname>Bu</surname> <given-names>W</given-names></name> <name><surname>Schweighofer</surname> <given-names>KJ</given-names></name> <name><surname>Walwark</surname> <given-names>DJJr</given-names></name> <name><surname>Harvey</surname> <given-names>JS</given-names></name> <name><surname>Hanlon</surname> <given-names>GR</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Nanoscale view of assisted ion transport across the liquid&#x02013;liquid interface</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18227</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1701389115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">29531034</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Anisimov</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Drake</surname> <given-names>RP</given-names></name> <name><surname>Gauthier</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Meshkov</surname> <given-names>EE</given-names></name> <name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>What is certain and what is not so certain in our knowledge of Rayleigh&#x02013;Taylor mixing?</article-title> <source>Phil Trans R Soc A.</source> (<year>2013</year>) <volume>371</volume>:<fpage>20130266</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2013.0266</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">24146014</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zeldovich</surname> <given-names>YB</given-names></name> <name><surname>Raizer</surname></name> <name><surname>YP</surname></name></person-group>. <source>Physics of Shock Waves and High-temperature Hydrodynamic Phenomena 2nd ed.</source> <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Dover</publisher-name>. (<year>2002</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Peters</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <source>Turbulent Combustion</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press.</publisher-name> (<year>2000</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Landau</surname> <given-names>LD</given-names></name> <name><surname>Lifshitz</surname> <given-names>EM</given-names></name></person-group>. (<year>1987</year>). <source>Theory Course I-X, Pergamon</source> Press, New York.</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Ilyin</surname> <given-names>DV</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names> <suffix>III</suffix></name> <name><surname>Anisimov</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Interface dynamics: new mechanisms of stabilization and destabilization and structure of flow fields</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18218</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1714500115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30082395</pub-id></citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ilyin</surname> <given-names>DV</given-names></name> <name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>Interface dynamics under thermal heat flux, inertial stabilization and destabilizing acceleration</article-title>. <source>Nature Appl Sci.</source> (<year>2022</year>) <volume>4</volume>:<fpage>197</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s42452-022-05000-4</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kadanoff</surname> <given-names>LP</given-names></name></person-group>. <article-title>Statistical physics &#x02013; statistics, dynamics and renormalization</article-title>. <source>World Scient.</source> (<year>2000</year>) <volume>2000</volume>:<fpage>4016</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/4016</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ilyin</surname> <given-names>DV</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names> <suffix>III</suffix></name> <name><surname>Oppenheim</surname> <given-names>JJ</given-names></name> <name><surname>Cheng</surname> <given-names>T</given-names></name></person-group>. <article-title>First-principles&#x02013;based reaction kinetics from reactive molecular dynamics simulations: application to hydrogen peroxide decomposition</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18202</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1701383115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30242137</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Merinov</surname> <given-names>BV</given-names></name> <name><surname>Zybin</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Naserifar</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Morozov</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Oppenheim</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names> <suffix>III</suffix></name> <etal/></person-group>. <article-title>Interface structure in Li-metal/[Pyr14)][TFSI]-ionic liquid system from ab initio molecular dynamics simulations</article-title>. <source>J Phys Chem Lett.</source> (<year>2019</year>) <volume>10</volume>:<fpage>4577</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/acs.jpclett.9b01515</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">31344329</pub-id></citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Landau</surname> <given-names>LD</given-names></name></person-group>. <article-title>On the theory of slow combustion</article-title>. <source>Acta Physicochim.</source> (<year>1944</year>) <volume>19</volume>:<fpage>77</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Rayleigh</surname> <given-names>Lord</given-names></name></person-group>. <article-title>Investigations of the character of the equilibrium of an incompressible heavy fluid of variable density</article-title>. <source>Proc London Math Soc.</source> (<year>1883</year>) <volume>14</volume>:<fpage>170</fpage>&#x02013;<lpage>177</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1112/plms/s1-14.1.170</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Davies</surname> <given-names>RM</given-names></name> <name><surname>Taylor</surname> <given-names>GI</given-names></name></person-group>. <article-title>The mechanics of large bubbles rising through extended liquids and through liquids in tubes</article-title>. <source>Proc R Soc A.</source> (<year>1950</year>) <volume>200</volume>:<fpage>375</fpage>&#x02013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1950.0023</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Richtmyer</surname> <given-names>RD</given-names></name></person-group>. <article-title>Taylor instability in shock acceleration of compressible fluids</article-title>. <source>Commun Pure Appl Math.</source> (<year>1960</year>) <volume>13</volume>:<fpage>297</fpage>&#x02013;<lpage>319</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cpa.3160130207</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12786270</pub-id></citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Meshkov</surname> <given-names>EE</given-names></name></person-group>. <article-title>Instability of the interface of two gases accelerated by a shock</article-title>. <source>Sov Fluid Dyn.</source> (<year>1969</year>) <volume>4</volume>:<fpage>101</fpage>&#x02013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF01015969</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">15644371</pub-id></citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chandrasekhar</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <source>Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability</source>. New York: Dover. (<year>1981</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kull</surname> <given-names>HJ</given-names></name></person-group>. <article-title>Theory of Rayleigh-Taylor instability</article-title>. <source>Phys Rep.</source> (<year>1991</year>) <volume>206</volume>:<fpage>197</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0370-1573(91)90153-D</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Meshkov</surname> <given-names>EE</given-names></name> <name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>On Rayleigh-Taylor interfacial mixing</article-title>. <source>Fluid Dyn Res.</source> (<year>2019</year>) <volume>51</volume>:<fpage>065502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1873-7005/ab3e83</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>Review of theoretical modeling approaches of Rayleigh-Taylor instabilities and turbulent mixing</article-title>. <source>Phil Trans R Soc A.</source> (<year>2010</year>) <volume>368</volume>:<fpage>1809</fpage>&#x02013;<lpage>28</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2010.0020</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">20211884</pub-id></citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ilyin</surname> <given-names>DV</given-names></name> <name><surname>Goddard</surname> <given-names>WA</given-names> <suffix>III</suffix></name> <name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>Inertial dynamics of an interface with interfacial mass flux: stability and flow fields&#x00027; structure, inertial stabilization mechanism, degeneracy of Landau&#x00027;s solution, effect of energy fluctuations, and chemistry-induced instabilities</article-title>. <source>Physics of Fluids.</source> (<year>2020</year>) <volume>32</volume>:<fpage>082105</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0013165</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Fukumoto</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Kadanoff</surname> <given-names>LP</given-names></name></person-group>. <article-title>Stability of a hydrodynamic discontinuity</article-title>. <source>Phys Scr.</source> (<year>2015</year>) <volume>90</volume>:<fpage>018002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0031-8949/90/1/018002</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Baade</surname> <given-names>W</given-names></name> <name><surname>Zwicky</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>On super-novae</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>1934</year>) <volume>20</volume>:<fpage>254</fpage>&#x02013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.20.5.254</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16587881</pub-id></citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hillebrandt</surname> <given-names>W</given-names></name> <name><surname>Niemeyer</surname> <given-names>JC</given-names></name></person-group>. <article-title>Type Ia supernova explosion models</article-title>. <source>Annu Rev Astron Astrophys</source>. (<year>2000</year>) <volume>38</volume>:<fpage>191</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev.astro.38.1.191</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Schumacher</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Sreenivasan</surname> <given-names>KR</given-names></name></person-group>. <article-title>Colloquium: Unusual dynamics of convection in the Sun</article-title>. <source>Rev Modern Phys.</source> (<year>2020</year>) <volume>92</volume>:<fpage>041001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.92.041001</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Stein</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Norlund</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Realistic solar convection simulations</article-title>. <source>Solar Phys.</source> (<year>2000</year>) <volume>192</volume>:<fpage>91</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-94-011-4377-6_5</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><collab>The Interface With Interfacial Mass Flux is Stable at Global Scales: Waters of the Pacific and Atlantic Oceans Meet and Do Not Mix</collab></person-group>. (<year>2023</year>). Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://pinterest.com/pin/202380576990469741/">https://pinterest.com/pin/202380576990469741/</ext-link> (accessed December 25, 2024).</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nepomnyashchy</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Simanovskii</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Legros</surname> <given-names>JC</given-names></name></person-group>. <source>Interfacial Convection in Multilayer Systems, Second Edition</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>. (<year>2012</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><collab>Sreenivasan</collab></person-group>. <article-title>Turbulent mixing: a perspective</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci</source>(<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18175</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1800463115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30545916</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sreenivasan</surname> <given-names>KR</given-names></name></person-group>. <article-title>Fluid turbulence</article-title>. <source>Rev Mod Phys.</source> (<year>1999</year>) <volume>71</volume>:<fpage>S383</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.71.S383</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sun</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Lin</surname> <given-names>XM</given-names></name> <name><surname>Bera</surname> <given-names>MK</given-names></name> <name><surname>Lin</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Ying</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Chang</surname> <given-names>T</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Metastable precipitation and ion&#x02013;extractant transport in liquid&#x02013;liquid separations of trivalent elements</article-title>. <source>Prof Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2024</year>) <volume>121</volume>:<fpage>e2315584121</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.2315584121</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">38507453</pub-id></citation></ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Arjomandnia</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Tade</surname> <given-names>MO</given-names></name> <name><surname>Pareek</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>May</surname> <given-names>EF</given-names></name></person-group>. <article-title>Analysis of available data from liquefied natural gas rollover incidents to determine critical stability ratios</article-title>. <source>AIChE J.</source> (<year>2014</year>) <volume>60</volume>:<fpage>362</fpage>&#x02013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/aic.14254</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Underwood</surname> <given-names>TC</given-names></name> <name><surname>Loebner</surname> <given-names>KT</given-names></name> <name><surname>Miller</surname> <given-names>VA</given-names></name> <name><surname>Cappelli</surname> <given-names>MA</given-names></name></person-group>. <article-title>Dynamic formation of stable current-driven plasma jets</article-title>. <source>Sci Reports</source> . (<year>2019</year>) <volume>9</volume>:<fpage>2588</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41598-019-39827-6</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">30796311</pub-id></citation></ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Valentini</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Schwartzentruber</surname> <given-names>TE</given-names></name> <name><surname>Cozmuta</surname> <given-names>I</given-names></name></person-group>. <article-title>ReaxFF Grand Canonical Monte Carlo simulation of adsorption and dissociation of oxygen on platinum</article-title>. <source>Surf Sci.</source> (<year>2011</year>) <volume>605</volume>:<fpage>1941</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.susc.2011.07.005</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kronenfeld</surname> <given-names>JM</given-names></name> <name><surname>Rother</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Saccone</surname> <given-names>MA</given-names></name> <name><surname>Dulay</surname> <given-names>MT</given-names></name> <name><surname>DeSimone</surname> <given-names>JM</given-names></name></person-group>. <article-title>Microfluidics Roll-to-roll, high-resolution 3D printing of shape-specific particles</article-title>. <source>Nature.</source> (<year>2024</year>) <volume>627</volume>:<fpage>306</fpage>&#x02013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-024-07061-4</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">38480965</pub-id></citation></ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Grigoryev</surname> <given-names>SY</given-names></name> <name><surname>Dyachkov</surname> <given-names>SA</given-names></name> <name><surname>Parshikov</surname> <given-names>AN</given-names></name> <name><surname>Zhakhovsky</surname> <given-names>VV</given-names></name></person-group>. <article-title>Limited and unlimited spike growth from grooved free surface of shocked solid</article-title>. <source>J Appl Phy.</source> (<year>2022</year>) <volume>131</volume>:<fpage>065104</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0078138</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lugomer</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Laser and astrophysical plasmas and analogy between similar instabilities</article-title>. <source>Atoms.</source> (<year>2024</year>) <volume>12</volume>:<fpage>23</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/atoms12040023</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Remington</surname> <given-names>BA</given-names></name> <name><surname>Park</surname> <given-names>H-S</given-names></name> <name><surname>Casey</surname> <given-names>DT</given-names></name> <name><surname>Cavallo</surname> <given-names>RM</given-names></name> <name><surname>Clark</surname> <given-names>DS</given-names></name> <name><surname>Huntington</surname> <given-names>CM</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Rayleigh&#x02013;Taylor instabilities in high-energy density settings on the National Ignition Facility</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>18233</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1717236115</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">29946021</pub-id></citation></ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Williams</surname> <given-names>FA</given-names></name></person-group>. <source>Combustion Theory</source>. Reading MA: Addison-Wesley. (<year>1965</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Class</surname> <given-names>AG</given-names></name> <name><surname>Matkowsky</surname> <given-names>BJ</given-names></name> <name><surname>Klimenko</surname> <given-names>AY</given-names></name></person-group>. <article-title>Stability of planar flames as gas-dynamic discontinuities</article-title>. <source>J Fluid Mech.</source> (<year>2003</year>) <volume>491</volume>:<fpage>51</fpage>&#x02013;<lpage>63</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/S0022112003005081</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kull</surname> <given-names>HJ</given-names></name> <name><surname>Anisimov</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>Ablative stabilization in the incompressible Rayleigh&#x02013;Taylor instability</article-title>. <source>Phys Fluids.</source> (<year>1986</year>) <volume>29</volume>:<fpage>2067</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.865593</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12786013</pub-id></citation></ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ishizaki</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Nishihara</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Propagation of a rippled shock wave driven by non-uniform laser ablation</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>1997</year>) <volume>78</volume>:<fpage>1920</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.78.1920</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Piriz</surname> <given-names>AR</given-names></name> <name><surname>Sanz</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Iba&#x000F1;ez</surname> <given-names>LF</given-names></name></person-group>. <article-title>Rayleigh&#x02013;Taylor instability of steady ablation fronts: The discontinuity model revisited</article-title>. <source>Phys Plasmas</source> . (<year>1997</year>) <volume>4</volume>:<fpage>1117</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.872200</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Betti</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Goncharov</surname> <given-names>VN</given-names></name> <name><surname>McCrory</surname> <given-names>RL</given-names></name> <name><surname>Verdon</surname> <given-names>CP</given-names></name></person-group>. <article-title>Growth rates of the ablative 292 Rayleigh&#x02013;Taylor instability in inertial confinement fusion</article-title>. <source>Phys Plasmas</source> . (<year>1998</year>) <volume>5</volume>:<fpage>1446</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.872802</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Aglitskiy</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Velikovich</surname> <given-names>AL</given-names></name> <name><surname>Karasik</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Metzler</surname> <given-names>N</given-names></name> <name><surname>Zalesak</surname> <given-names>ST</given-names></name> <name><surname>Schmitt</surname> <given-names>AJ</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>Basic hydrodynamics of Richtmyer&#x02013;Meshkov-type growth</article-title>. <source>Phil Trans R Soc A.</source> (<year>2010</year>) <volume>368</volume>:<fpage>1739</fpage>&#x02013;<lpage>68</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2009.0131</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">20211882</pub-id></citation></ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kuranz</surname> <given-names>CC</given-names></name> <name><surname>Park</surname> <given-names>H-S</given-names></name> <name><surname>Huntington</surname> <given-names>CM</given-names></name> <name><surname>Miles</surname> <given-names>RA</given-names></name> <name><surname>Remington</surname> <given-names>BA</given-names></name> <name><surname>Plewa</surname> <given-names>T</given-names></name> <etal/></person-group>. <article-title>How high energy fluxes may affect Rayleigh&#x02013;Taylor instability growth in young supernova remnants</article-title>. <source>Nat Commun</source>. (<year>2018</year>) <volume>9</volume>:<fpage>1564</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-018-03548-7</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">29674695</pub-id></citation></ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Matsuzawa</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Mitchell</surname> <given-names>NP</given-names></name> <name><surname>Perrard</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Irvine</surname> <given-names>WTM</given-names></name></person-group>. <article-title>Creation of an isolated turbulent blob fed by vortex rings</article-title>. <source>Nat Phys</source>. (<year>2023</year>) <volume>19</volume>:<fpage>1193</fpage>&#x02013;<lpage>1200</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41567-023-02052-0</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Karthik</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Dominic</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Herrmann</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>An in-cell reconstruction finite volume method for flows of compressible immiscible fluids</article-title>. <source>J Comp Physics.</source> (<year>2018</year>) <volume>373</volume>:<fpage>784</fpage>&#x02013;<lpage>810</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2018.07.006</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Glimm</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Lin</surname> <given-names>XL</given-names></name> <name><surname>Liu</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Zhao</surname> <given-names>N</given-names></name></person-group>. <article-title>Conservative front tracking and level set algorithms</article-title>. <source>Proc Natl Acad Sci USA.</source> (<year>2001</year>) <volume>98</volume>:<fpage>14198</fpage>&#x02013;<lpage>201</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.251420998</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">11717403</pub-id></citation></ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Orlov</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name> <name><surname>Oh</surname> <given-names>SB</given-names></name> <name><surname>Barbastathis</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Sreenivasan</surname> <given-names>KR</given-names></name></person-group>. <article-title>High-performance holographic technologies for fluid-dynamics experiments</article-title>. <source>Phil Trans Roy Soc A.</source> (<year>2010</year>) <volume>368</volume>:<fpage>1705</fpage>&#x02013;<lpage>37</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2009.0285</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">20211881</pub-id></citation></ref>
<ref id="B59">
<label>59.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Elsnab</surname> <given-names>JR</given-names></name> <name><surname>Monty</surname> <given-names>JP</given-names></name> <name><surname>White</surname> <given-names>CM</given-names></name> <name><surname>Koochesfahani</surname> <given-names>MM</given-names></name> <name><surname>Klewicki</surname> <given-names>JC</given-names></name></person-group>. <article-title>Efficacy of single-component MTV to measure turbulent wall-flow velocity derivative profiles at high resolution</article-title>. <source>Experim Fluids.</source> (<year>2017</year>) <volume>58</volume>:<fpage>128</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00348-017-2410-2</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B60">
<label>60.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><collab>Clay Institute Millennium Problems</collab></person-group>. Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://claymath.org/millennium-problems">http://claymath.org/millennium-problems</ext-link> (accessed December 25, 2024).</citation>
</ref>
<ref id="B61">
<label>61.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Beklemishev</surname> <given-names>DV</given-names></name></person-group>. <source>Course of Analytic Geometry and Linear Algebra</source>. <publisher-loc>Moscow</publisher-loc>: <publisher-name>Nauka.</publisher-name> (<year>1971</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B62">
<label>62.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bodner</surname> <given-names>SE</given-names></name></person-group>. <article-title>Rayleigh&#x02013;Taylor instability and laser-pellet fusion</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>1974</year>) <volume>33</volume>:<fpage>761</fpage>&#x02013;<lpage>4</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.33.761</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B63">
<label>63.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nishihara</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Ishizaki</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Wouchuk</surname> <given-names>JG</given-names></name> <name><surname>Fukuda</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Shimuta</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>Hydrodynamic perturbation growth in start-up phase in laser implosion</article-title>. <source>Phys Plasmas</source> . (<year>1998</year>) <volume>5</volume>:<fpage>1945</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.872864</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B64">
<label>64.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chan</surname> <given-names>WHR</given-names></name> <name><surname>Jain</surname> <given-names>SS</given-names></name> <name><surname>Hwang</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Naveh</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Abarzhi</surname> <given-names>SI</given-names></name></person-group>. <article-title>Theory and simulations of scale-dependent Rayleigh-Taylor dynamics</article-title>. <source>Phys Fluids.</source> (<year>2023</year>) <volume>35</volume>:<fpage>034106</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0137462</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B65">
<label>65.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Smits</surname> <given-names>AJ</given-names></name> <name><surname>McKeon</surname> <given-names>BJ</given-names></name> <name><surname>Marusic</surname> <given-names>I</given-names></name></person-group>. <article-title>High-Reynolds number wall turbulence</article-title>. <source>Annu Rev Fluid Mech.</source> (<year>2011</year>) <volume>43</volume>:<fpage>353</fpage>&#x02013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1146/annurev-fluid-122109-160753</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B66">
<label>66.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Klewicki</surname> <given-names>JC</given-names></name> <name><surname>Chini</surname> <given-names>GP</given-names></name> <name><surname>Gibson</surname> <given-names>JF</given-names></name></person-group>. <article-title>Prospectus: towards the development of high-fidelity models of wall turbulence at large Reynolds number</article-title>. <source>Phil Trans R Soc A.</source> (<year>2017</year>) <volume>375</volume>:<fpage>20160092</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2016.0092</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">28167585</pub-id></citation></ref>
<ref id="B67">
<label>67.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kolmogorov</surname> <given-names>AN</given-names></name></person-group>. <article-title>Local structure of turbulence in an incompressible fluid for very large Reynolds numbers</article-title>. <source>Dokl Akad Nauk SSSR.</source> (<year>1941</year>) <volume>30</volume>:<fpage>299</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B68">
<label>68.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kolmogorov</surname> <given-names>AN</given-names></name></person-group>. <article-title>Energy dissipation in locally isotropic turbulence</article-title>. <source>Dokl Akad Nauk SSSR.</source> (<year>1941</year>) <volume>32</volume>:<fpage>19</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B69">
<label>69.</label>
<citation citation-type="web"><person-group person-group-type="author"><collab>Waters Waters of the Green and Colorado Rivers meet and do not mix (Canyonlands National Park USA)</collab></person-group>. Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.pinterest.com.au/pin/321092648426240027/&#x0007E;">https://www.pinterest.com.au/pin/321092648426240027/&#x0007E;</ext-link> (accessed December 25, 2024).</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article> 