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ShawnXu1986新蟲 (初入文壇)
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[交流]
水分子模擬，如何解決由于正負電荷點過于靠近導致的平均動能過大問題？
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各位前輩，大家好。 小弟自己寫了個水分子模擬程序，NVE ensemble，使用了TIP3P, TIP5P水分子模型。在計算庫侖力時使用的是Ewald summation。 在這兩個模型中，正電荷位于Ｈ原子上，負電荷位于Ｏ原子上或者Ｍ site上。當O 原子和Ｈ原子特別靠近時，由于正負電荷吸引，庫侖力會使得這兩個原子靠近，但越靠近庫侖力越大，則兩個原子更加靠近�。 ∮捎贚J勢能只應(yīng)用在O-O 原子之間，所以沒有排斥力使得這一對ＯＨ原子分開，這兩種原子只能由極高的速度逃脫彼此，避免碰撞在一起。 但這就導致了整個系統(tǒng)的平均動能變得非常大，使得模擬的溫度不合常理的高（大于10000Ｋ）。 我想到的一個辦法是在每一步都對速度進行等比縮小，使得系統(tǒng)平均動能給出的溫度能夠靠近我想要的溫度（比如300K）。但這個辦法并不可行。因為兩個電荷點避免碰撞在一起需要兩個電荷點有較高的速度，如果沒有速度，那么這兩個電荷就最終重疊到一起了，使得計算崩潰。 請各位能夠幫幫我，支出我的理解是否有誤，并請給我指出正確的方向，非常感謝  |
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非常感謝樓上各位的回復 經(jīng)過這幾天的研究，我發(fā)現(xiàn)導致系統(tǒng)平均動能非常高的是由極高的LJ勢能導致的（當我不計算庫侖力，只計算ＬＪ力時，系統(tǒng)還是具有極高的平均動能）。原因為：當原子間距離小于sigma時，LJ勢能對距離非常敏感，隨距離減小急速升高。而我在對系統(tǒng)進行初始化時，各個分子在計算區(qū)域中是隨機分布的，這導致有可能兩個Ｏ原子時間距離很小。 由于我用的時NVE ensemble, 要達到想要的溫度，解決這個問題的辦法就是進行速度等比縮小。這樣由勢能轉(zhuǎn)化為的動能被人工冷卻。在我的求助貼中，我提到這個辦法不可行，其實是由于我的程序中關(guān)于縮小速度的部分沒有寫正確導致的，misleading 請各位諒解。現(xiàn)在我的程序已經(jīng)能夠正確運行計算比熱，能夠得到正確的結(jié)果。 在TIP3P和TIP5P中，雖然沒有O-H作用的LJ勢，但是O-Ｏ原子間的LJ勢是能夠抵抗O-H之間的庫侖力的。我對我的程序進行測試發(fā)現(xiàn)，當不加LJ勢時，系統(tǒng)平均動能會越來越大，最終計算崩潰。但加上LJ勢后，系統(tǒng)會達到平衡。 |
8樓2015-12-19 11:09:18
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