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【轉(zhuǎn)】（已搜索無重復(fù)）LAMMPS中fix ave spatial空間平均命令中文版
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翻譯挺詳細(xì)！給家分享一下 LAMMPS命令：fix ave/spatial 【轉(zhuǎn)】fix ave/spatial command (空間平均命令) limey@kyxk 2008-11-30 （這個(gè)命令是看到lammps論壇有人翻譯了一點(diǎn)，于是心血來潮也開始翻譯這條命令，可是后來擱置了很長時(shí)間，今日突然想不能老這樣擱著，于是就翻譯完了。） 語法： fix ID group-id ave/spatial Nevery Nrepeat Nfreq dim origin delta value1 value2 ... keyword args ... 例子： fix 1 all ave/spatial 10000 1 10000 z lower 0.02 c_myCentro units reduced fix 1 flow ave/spatial 100 10 1000 y 0.0 1.0 vx vz norm sample file vel.profile fix 1 flow ave/spatial 100 5 1000 y 0.0 2.5 density/mass ave running 命令描述： 用于計(jì)算幾個(gè)時(shí)間步的瞬態(tài)單原子屬性（per-atom quantities），并在選定的維度上按“層”平均，再將“層屬性”（layer values）在較長時(shí)間尺度上平均。平均值可以被用于其他的輸出命令（比如thermo_style custom），或者寫入文件。 每個(gè)列出的屬性值是獨(dú)立計(jì)算其平均值得。group-id用于指定本命令作用的原子，這意味著只有在指定組（group）里的原子才對層平均有貢獻(xiàn)。 每個(gè)列出的屬性值可以原子的位置、速度、力場分量、質(zhì)量密度、原子密度或者compute、fix等命令計(jì)算的單原子屬性變量。對于后者（limey：指compute、fix計(jì)算的變量），必須是單原子屬性值而不能是全局的值。如果你想對compute、fix等命令計(jì)算的全局值做時(shí)間平均，請參考fix ave/time命令。 產(chǎn)生單原子屬性的compute命令是在類型中指明atom屬性的命令；產(chǎn)生單原子屬性的fix命令請參考相應(yīng)的fix命令的手冊；atom類型的變量是唯一可以用于本命令的變量，因?yàn)槠渌愋偷淖兞慷籍a(chǎn)生全局量。 Nevery，Nrepeat和Nfreq參數(shù)指明用于平均的層屬性在哪些時(shí)間步計(jì)算。最終的平均值每Nfreq步產(chǎn)生一次。由相隔Nevery個(gè)時(shí)間步的Nrepeat個(gè)值平均得到。因此，Nfreq必須是Nevery的整數(shù)倍，Nevery必須非零（即使Nrepeat為1，Nevery也必須非零）。同時(shí)，用于計(jì)算兩個(gè)相鄰平均值的時(shí)間步不能重疊，即必須滿足Nfreq > (Nrepeat-1)*Nevery。 例如，如果Nevery=2, Nrepeat=6, Nfreq=100，這意味著時(shí)間步100的值由時(shí)間步90, 92, 94, 96, 98, 100做平均得到。同樣地，時(shí)間步200的值由時(shí)間步190, 192, 194, 196, 198, 200做平均得到。如果Nrepeat=1, Nfreq=100，則不做時(shí)間平均，命令產(chǎn)生的值僅僅是時(shí)間步100, 200的值。 每個(gè)單原子屬性的平均是在一層原子中進(jìn)行的。層是指在特定的維度dim上厚度為delta的區(qū)域。每隔Nfreq時(shí)間步，當(dāng)平均開始執(zhí)行，也就是單原子屬性第一次計(jì)算的時(shí)候，層的數(shù)目和邊界（limey：按照層的定義，一個(gè)box中有很多層）被計(jì)算出來。因此，如果模擬的過程中simulation box的大小發(fā)生改變，層的數(shù)目和邊界也會發(fā)生改變。層的位置定義到相對于一個(gè)指定的原點(diǎn)（origin），原點(diǎn)可以是box在dim維度的上/下邊界（upper/lower）、中心點(diǎn)（center）或者一個(gè)指定的坐標(biāo)值。從原點(diǎn)（origin）開始，創(chuàng)建足夠多的層用以充滿整個(gè)box。在接下來的計(jì)算中，每個(gè)原子映射到一個(gè)層，超過最低/最高層的原子被計(jì)入最低/最高層。（limey：既然層已經(jīng)充滿了整個(gè)box，怎么會有超出的原子呢？——或者解釋就是創(chuàng)建層就像搭積木一樣，邊界上的層不超出box，這樣邊界總可能有原子不在層里，如果box不能被劃分為整數(shù)個(gè)層的話。另外，從描述上看，每個(gè)平均原子的層信息是不被記錄的。） 對于立方simulation box，層是沿xyz坐標(biāo)軸排列的切片。對于非立方（三斜）box，層是平行于box的斜面的斜切片。參見LAMMPS手冊的region prism命令關(guān)于非立方box的討論。設(shè)非立方box的邊矢量為a，b，c。則x維層的層面與bXc（limey：向量叉乘）垂直；y維層的層面與aXc垂直；z維層的層面與aXb垂直。注意：為了準(zhǔn)確定義層的位置和厚度，對于非立方box，units選項(xiàng)必須設(shè)成reduced。 原子屬性（x,y,z,vx,vy,vz,fx,fy,fz）跟這些符號表示的意思相同。 density/number意味著計(jì)算每一層的原子密度，即每個(gè)原子的權(quán)重為1。density/mass意味著計(jì)算每一層的質(zhì)量密度，即每個(gè)原子的權(quán)重為原子的質(zhì)量。密度的結(jié)果用層的體積標(biāo)準(zhǔn)化，輸出的單位是1/體積和質(zhì)量/體積。 如 果屬性值以“c_”開頭，后面必須跟一個(gè)compute ID，且該compute必須在之前定義過。如果compute ID后面沒有跟[]，則計(jì)算出單原子標(biāo)量；如果后面跟了[N]，則計(jì)算單原子矢量的第N個(gè)分量。用戶可以添加自己的compute類型到LAMMPS里。 如 果屬性值以“f_”開頭，后面必須跟一個(gè)fix ID，且該fix必須在之前定義過。如果后面沒有跟[]，則計(jì)算出單原子標(biāo)量；如果跟了[N]，則計(jì)算單原子矢量的第N個(gè)分量。注意一些fix命令只在特 定的時(shí)間步產(chǎn)生數(shù)值，這種情況必須與Nevery相容，否則會給出錯(cuò)誤。用戶可以添加自己的fix類型到LAMMPS里。 如果屬性值以“v_”開頭，后面跟的變量名必須在之前定義過。atom類型的變量可以引用熱力學(xué)參數(shù)，或者調(diào)用其他的compute、fix或變量。這是產(chǎn)生空間平均單原子屬性值的一般方法。 ________________________________________ 本命令的附加選項(xiàng)對命令執(zhí)行有影響。 units關(guān)鍵字指定層厚delta以及origin（如果origin是坐標(biāo)值的話）的單位。對于立方simulation box，units的三個(gè)選項(xiàng)都可以使用，對于三斜box，只能使用reduced選項(xiàng)。 box 選項(xiàng)將使長度單位與units命令（limey：注意不是units選項(xiàng)）指定的長度單位相同。比如對于units real/metal的情況，長度的單位是Angstrom。lattice選項(xiàng)使長度單位與晶格長度相同，這個(gè)選項(xiàng)需要之前有l(wèi)attice命令指定。 reduced選項(xiàng)指歸一化的長度，從0到1分別表示box的底面到頂面，這種情況下origin為0.5即表示在box三個(gè)方向的中點(diǎn)。 delta=0.1表示將box一個(gè)維度分成10層。 考慮一個(gè)非正方box，在x方向分層。不管box有多斜，origin為0.0表示起始層為box的bXc平面，origin為1.0表示起始層為box的bXc上表面。不管box現(xiàn)在的大小和形狀，delta為0.1表示從0.0到1.0分10層。 norm關(guān)鍵字影響到每Nfreq步的輸出結(jié)果如何平均出來。對于all選項(xiàng)，層屬性對所有Nrepeat個(gè)采樣點(diǎn)的所有原子進(jìn)行平均，輸出值是總量和/總原子數(shù)�；蛘哒f是對整個(gè)Nfreq步做平均。 指 定sample選項(xiàng)，層屬性是對單個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行平均（limey：空間平均），然后計(jì)算樣本點(diǎn)的平均值（limey：時(shí)間平均，樣本是由Nrepeat、 Nfreq指定的一個(gè)時(shí)間序列）。輸出的值是該層對Nrepeat個(gè)樣本平均值（limey：空間平均值）的平均。換言之就是平均值的平均 值。（limey：這么看來，all選項(xiàng)是把一個(gè)層內(nèi)原子在所有時(shí)間序列上的屬性值做平均。不過，如前所述，每個(gè)樣本上指定層內(nèi)原子會發(fā)生變化，似乎 sample選項(xiàng)的物理意義更明顯一些。） file關(guān)鍵字允許指定一個(gè)文件名。每Nfreq時(shí)間步，層的信息按照下列格式以文本的形式寫入文件。第一行記下時(shí)間步和層數(shù)，下面寫下層的信息，一行一層，包括層號（1-N），層中心點(diǎn)的坐標(biāo)，層內(nèi)原子數(shù)，一個(gè)或多個(gè)計(jì) 算值。每行有多少個(gè)數(shù)值取決于fix ave/spatial命令行中指定的值的數(shù)目。層內(nèi)原子數(shù)和計(jì)算值是平均值。如果units關(guān)鍵字是box或lattice，輸出的坐標(biāo)值的單位為 units命令指定的單位。如果units關(guān)鍵字是reduced，輸出的坐標(biāo)值是歸一化的。 ave關(guān)鍵字指明在將計(jì)算出的平均值打印到文件之 前，當(dāng)前步計(jì)算出的ave/spatial平均值如何用前面輸出的平均值求平均。（limey：每Nfreq步輸出平均值，如果時(shí)間步是Nfreq的倍 數(shù)，則該時(shí)間步是輸出結(jié)果的時(shí)間步，暫且叫它輸出步。lammps在每個(gè)輸出步將計(jì)算結(jié)果寫入文件，ave關(guān)鍵字表明lammps不僅能對(n-1)*Nfreq時(shí)間步到n*Nfreq時(shí)間步的狀態(tài)量進(jìn)行平均，還可以調(diào)出以前的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平均。） 如果ave設(shè)為one，則每個(gè)“輸出步”都是獨(dú)立輸出結(jié)果的（這樣的輸出步?jīng)]有記憶）。 如果ave設(shè)為running，則輸出步的計(jì)算值還要與以前輸出的計(jì)算值進(jìn)行平均。這個(gè)時(shí)候每個(gè)層屬性是之前寫入文件的所有輸出步的同一層的屬性值。running平均從fix定義的那個(gè)時(shí)刻開始，要想從新開始平均，只能用unfix命令刪掉這個(gè)fix，或者重新定義這個(gè)fix。 如果ave設(shè)為window，則輸出步的計(jì)算值還要與指定的window時(shí)間窗中的計(jì)算值平均，因此需要重讀M個(gè)值才能生成當(dāng)前輸出步的層屬性。例如：如果M=3、Nfreq=1000，第10000步是一個(gè)輸出步，這個(gè)輸出步的輸出結(jié)果是8000、9000、10000步各層的平均值。如果輸出步太早（limey：沒有足夠的輸出步在窗口里），則平均將在少于M個(gè)值上進(jìn)行。 ________________________________________ restart, fix_modify, output, run start/stop, minimize信息：本fix的信息不會寫入二進(jìn)制的restart文件，fix_modify的選項(xiàng)與本fix沒有關(guān)系。 本fix計(jì)算一個(gè)全局向量用來存儲屬性值，這個(gè)向量能被多種輸出命令訪問。向量的值只能在輸出步（Nfreq的倍數(shù)的時(shí)間步）被訪問，因?yàn)橹挥羞@個(gè)時(shí)刻才執(zhí)行平均。全局向量的長度為N=nlayer*nvalues，其中nlayer是層數(shù)，nvalues是fix計(jì)算的平均值的數(shù)目。被其他的輸出命令訪問時(shí)，只需要指定一個(gè)指數(shù)M，M會被映射到層id：I=M/nvalues+1，值id：J=M%nvalues+1。如果I（層號）超出現(xiàn)有的層數(shù)（即指數(shù)越界），則引用的該向量的第M個(gè)值將被置0.0（不會返回一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)閷訑?shù)是可變的，與simulation box的大小有關(guān)）。本向量的值是“強(qiáng)度量”，也就是說他們與模擬的原子數(shù)無關(guān)，因?yàn)橛?jì)算過程中已經(jīng)用原子數(shù)正則化了。（limey：1、就是說寫入文件的那些值選都是可以引用的。2、不要用這個(gè)fix做廣延量的平均。） 本fix的參數(shù)不會用在run命令的start/stop關(guān)鍵字中。本fix不會被能量最小化（minimize?）喚起。 限制： 如果ave關(guān)鍵字設(shè)為running或window，模擬過程中層數(shù)必須保持不變，這樣指定的平均才可以完成。這是指simulation box不變或者units關(guān)鍵字設(shè)為reduced的情況。 相關(guān)命令： compute, fix_ave/time 缺省值： units=lattice, norm=all, ave=one, 沒有文件輸出 |
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