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chuntao118新蟲 (著名寫手)
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[求助]
Noneqilibrium dynamics和 equilibrium dynamics 有什么差別？ 已有1人參與
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| Noneqilibrium dynamics和 equilibrium dynamics 有什么差別？在進行MD模擬時又有哪些具體的不同？有誰能夠具體詳細(xì)的解釋一下，或者提供個比較詳細(xì)可靠的資料！謝謝！當(dāng)然，大家也可以發(fā)表自己的見解，和研究心得！謝謝！謝謝!金幣是不是問題。只要回答的可信，有道理。都會奉上金幣！ |
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chuntao118: 金幣+20, ★有幫助, 有一定的幫助。 2016-01-15 15:49:35
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2樓2016-01-15 11:26:23
chuntao118
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chuntao118: 金幣+20, ★★★很有幫助, 很專業(yè)，解釋的比較到位。 2016-01-16 15:54:50
chuntao118: 金幣+20, ★★★很有幫助, 很專業(yè)，解釋的比較到位。 2016-01-16 15:54:50
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equilibrium dynamics MD 依賴于系綜那？ 是的。只要在平衡態(tài)MD里計算的性質(zhì)都是系綜平均。 是不是說Noneqilibrium dynamics MD 與系綜就沒有關(guān)系？ 這個不好說。只能說NEMD不是在一個系綜里進行采樣計算，但其計算的性質(zhì)還是和之前沒有被擾動的系綜是有關(guān)系的。 舉個例子，為了用NEMD計算體系在某個溫度下的剪切粘度，對系統(tǒng)添加一個擾動來產(chǎn)生剪切力，進而通過形變計算粘度。整個模擬的過程是非平衡態(tài)的（系統(tǒng)一直在演化），但模擬得到的粘度，對應(yīng)于擾動之前的系統(tǒng)的粘度。很顯然，擾動之前的處于平衡態(tài)的系統(tǒng)，對應(yīng)一個系綜。 系綜這個概念本來就是和平衡態(tài)捆綁在一起的，因為根據(jù)統(tǒng)計物理的遍歷假設(shè)，物理量的系綜平均=時間平均=平衡態(tài)的熱力學(xué)值。平衡態(tài)意味著體系各個熱力學(xué)性質(zhì)不隨時間變化，而對于隨時間演化的非平衡態(tài)過程，沒有一個與之對應(yīng)的系綜。 有時對于NEMD模擬，會存在所謂的穩(wěn)態(tài)（steady state），比如體系中存在一個穩(wěn)定的熱流，或者粒子流，但體系的其他性質(zhì)像體積什么的都不變。這種處于穩(wěn)態(tài)的非平衡態(tài)，和與之相對應(yīng)的平衡態(tài)的系綜有什么關(guān)聯(lián)，是當(dāng)前非平衡態(tài)統(tǒng)計物理研究的一項課題之一, 一個比較典型的例子是處于穩(wěn)態(tài)的self-propelled particle。 |
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4樓2016-01-16 06:36:14
chuntao118
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"舉個例子，為了用NEMD計算體系在某個溫度下的剪切粘度，對系統(tǒng)添加一個擾動來產(chǎn)生剪切力，進而通過形變計算粘度。整個模擬的過程是非平衡態(tài)的（系統(tǒng)一直在演化），但模擬得到的粘度，對應(yīng)于擾動之前的系統(tǒng)的粘度。很顯然，擾動之前的處于平衡態(tài)的系統(tǒng)，對應(yīng)一個系綜“ 回答的很專業(yè)，但是還有點問題想請教一下：就一上面您舉的例子吧？要是計算體系的在某個溫度下的剪切粘度吧？以Poiseuille flow來說吧！在采用力驅(qū)動時，應(yīng)該是NEMD吧（原因：因為體系受外力驅(qū)動）？但是要保證體系的溫度是某個確定的溫度是不是就要采用恒溫器來調(diào)整溫度那？謝謝！ |
5樓2016-01-16 15:53:34
lsloneil
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chuntao118: 金幣+160, ★★★很有幫助, 40 2016-01-17 09:21:19
chuntao118: 金幣+160, ★★★很有幫助, 40 2016-01-17 09:21:19
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我沒有用NEMD計算粘度的實際操作經(jīng)驗，只是對原理略知一二，以下回答可能不準(zhǔn)確。 的確，在lammps用NEMD計算粘度的說明中，當(dāng)使用fix deform命令施加擾動時，需要同時把體系耦合一個恒溫器來防止體系被加熱。 類似的，在某些施加外加電場計算電導(dǎo)率的NEMD模擬中，系統(tǒng)也會耦合一個恒溫器，來防止外加電場對離子的不斷加速產(chǎn)生的升溫。 所以，采用恒溫器在NEMD模擬中控制溫度是說得通的。 需要說明一點，像溫度還有壓力這樣的熱力學(xué)量，它們的定義是只和平衡態(tài)相關(guān)的： 對于溫度，定義就是平衡態(tài)能量對熵的偏導(dǎo)數(shù)，在分子模擬中瞬時溫度的計算具體體現(xiàn)為對粒子平均動能的計算，粒子動能的系綜平均就是溫度乘以玻爾茲曼常數(shù)。 對于壓力，定義就是平衡態(tài)能量對體積的偏導(dǎo)數(shù)，在分子模擬中瞬時壓力的計算具體體現(xiàn)為對應(yīng)力張量（stress tensor）或者Virial的計算，應(yīng)力張量或者Virial的系綜平均就對應(yīng)于壓力。 對于非平衡態(tài)，你沒法把不斷演化的系統(tǒng)和一個系綜聯(lián)系起來（因為做不到遍歷），所以在這種情況下平衡態(tài)下定義的溫度和壓力對于非平衡態(tài)嚴(yán)格來講是失效的。雖然在NEMD模擬中，仍然可以通過計算平均動能和應(yīng)力張量來計算所謂的瞬時溫度和瞬時壓力，但這樣得到的所謂的壓力和溫度的物理意義，目前從理論上來講還不是很清晰，有一些人在做這方面的工作。 |
6樓2016-01-17 04:58:16
chuntao118
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7樓2016-01-17 09:25:04
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8樓2016-03-02 16:17:42
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