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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 分子模拟 » LAMMPS/DL_POLY » 请教个问题：动力学模拟time step和number of steps 的关系
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lisu555

铁杆木虫 (著名写手)

[求助] 请教个问题：动力学模拟time step和number of steps 的关系 已有1人参与

麻烦请教个问题：动力学模拟时设置time step=0.5fs  number of steps=2000 则总模拟时间为1ps和设置time step=1fs  number of steps=1000 则总模拟时间也为1ps，这两种设置有什么区别  哪个更精确呢,计算量哪个大一点，走的距离哪个远一点？谢谢！
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分子动力学模拟

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1楼 2016-06-20 23:07:25
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
lisu555: 金币+10, ★★★★★最佳答案, 好 谢谢 2016-06-22 08:56:56
A) time step=0.5fs  number of steps=2000 则总模拟时间为1ps
B) time step=1fs  number of steps=1000 则总模拟时间也为1ps

哪个精度高一些？

一般来说设置A达到的精度高一些。
步长的设置主要依赖于体系的特征时间（频率）。
例如：
模拟argon（特征频率低），步长取到10fs都不会有什么问题；
模拟石墨烯（特征频率高），步长大于1fs就很危险了。

哪个计算量大？

计算量基本与number of steps成正比，
故设置A需要两倍于设置B的计算时间。

哪个走的“距离”远一点？

忽略计算误差的话，两个设置在物理上是等价的。
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2楼2016-06-21 03:33:37
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匿名

用户注销 (正式写手)

不要再问DS了。
本帖仅楼主可见
3楼2016-06-22 16:11:02
已阅   申请模拟EPI   回复此楼   编辑   查看我的主页

Ronny_chou

木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by brucefan at 2016-06-21 03:33:37
A) time step=0.5fs  number of steps=2000 则总模拟时间为1ps
B) time step=1fs  number of steps=1000 则总模拟时间也为1ps

哪个精度高一些？

一般来说设置A达到的精度高一些。
步长的设置主要依赖于体系 ...

那可不可以这样理解，保险的做法是把time step设小一点？
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4楼2016-06-22 17:01:23
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brucefan

专家顾问 (著名写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by Ronny_chou at 2016-06-22 17:01:23
那可不可以这样理解，保险的做法是把time step设小一点？...

可以这样说，但一般都用尽可能大的步长。谁也不想浪费计算资源。在NVE系综中做一个测试，如果总能相对涨落在十万分之一量级，步长就没问题。一般来说，步长越大，总能量涨落越大，计算越不精确。

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5楼2016-06-22 18:24:43
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lisu555

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by Ronny_chou at 2016-06-22 17:01:23
那可不可以这样理解，保险的做法是把time step设小一点？...

那一般是选择NVE还是 NVT系综呢，有什么依据吗？

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6楼2016-06-23 00:08:23
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brucefan

专家顾问 (著名写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by lisu555 at 2016-06-23 00:08:23
那一般是选择NVE还是 NVT系综呢，有什么依据吗？
...

如果你想让一个系统达到一个具有特定温度的状态，那必须控制温度，所以不能用NVE系综，而要用NVT系综。一旦系统得到充分的弛豫(平衡)，再换成NVE系综，一般来说系统会保持该特定温度(除了有些涨落)。如果你的模拟盒子大小一开始无法确定，可以用NPT系综根据设定的压强自动确定盒子大小。但如果一开始你就知道盒子大小应该是多少，可以直接用NVT系综。这些都是指平衡阶段。在产出阶段，系综的我选择也依赖于你的目的。如果你想计算某种系综下的平衡性质，还是要用特定系综。如果是计算输运系数之类，一般用NVE系综，虽然其它系综一般也能用。总之，系综的理论比较复杂，最好多看书，看文献，不可草率。

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lisu555
7楼2016-06-23 05:02:16
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lisu555

铁杆木虫 (著名写手)
送红花一朵
引用回帖:
7楼: Originally posted by brucefan at 2016-06-23 05:02:16
如果你想让一个系统达到一个具有特定温度的状态，那必须控制温度，所以不能用NVE系综，而要用NVT系综。一旦系统得到充分的弛豫(平衡)，再换成NVE系综，一般来说系统会保持该特定温度(除了有些涨落)。如果你的模拟盒 ...

谢谢您的耐心回复，一般我们做MD之前的平衡阶段，一般选择多少温度来平衡多长时间呢，看是否平衡充分的依据又是什么呢？
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8楼2016-06-23 16:42:47
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brucefan

专家顾问 (著名写手)
温度一般选为为你希望模拟的温度。如果你希望研究铜在室温下的性质，不可能将温度设为一千度，而应该设为300开。平衡时间对不同的体系不一样。例如固态氩，一百皮秒就足够了。再如，我模拟过一百万个原子的石墨烯，需要两千皮秒才观察到各种性质趋于稳定; 特别是垂直平面方向的起伏大小，收敛得很慢。一般的体系，建议平衡五百到一千皮秒。

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9楼2016-06-23 21:30:09
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brucefan

专家顾问 (著名写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by lisu555 at 2016-06-23 16:42:47
谢谢您的耐心回复，一般我们做MD之前的平衡阶段，一般选择多少温度来平衡多长时间呢，看是否平衡充分的依据又是什么呢？...

有个回复你的信息直接回给楼主了，不好意思。判断体系是否平衡主要看各种热力学量是否趋于稳定。一般来说，要观察温度，压强，盒子大小(如果控制压强)等性质。这些量都要收敛得很好。

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10楼2016-06-23 21:36:16
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