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zxzj05

荣誉版主 (著名写手)

[交流] 【转帖】热导率计算的in文件 已有12人参与

看到有不少人在找热导率计算方面的in文件,我就贡献三个in文件吧,仅供参考。

    同时,附件里贴出了我的计算结果。EMD的输出结果(compute heat/flux command+compute tc command的计算结果)中, “ac.dat”(见附件中的"ac.wmf")是热流自相关函数(我已经修改了compute_tc.cpp,目前输出的是normalized HCACF,但结果中给出的还是没有归一化的热流自相关函数,但形状和归一化的是一样的,请注意!)随m的变化,"tc.dat"(见附件中的"tc.wmf"是热导率随m的变化(m的涵义请参看热导率计算的Green Kubo离散化公式,见附件"Comparison of atomic-level simulation methods for computing thermal conductivity”中的(9)式),"tc_time.dat"(见附件中的"tc_time.wmf"是热导率随时间的变化;NEMD的结果中,"temp.profile"(见附件中的"temp_distribution.wmf"是z方向上的温度分布,"thermal_conductivity.dat“(见附件中的"NEMD.wmf"表示热导率随时间的变化,两者都包含了fix heat command 和fix thermal/conductivity command的计算结果。

1.用compute heat/flux command+compute tc command得到热流自相关函数和热导率(EMD方法)

# MD simulation of Ar thermal conductivity
# Initialization
units             lj
dimension         3
newton            on
boundary          p   p   p
atom_style        atomic
neighbor          0.3    bin
neigh_modify      check  yes
lattice           fcc   0.844
region            box  block -4  4  -4  4  -4  4  units lattice
create_box     1  box
create_atoms     1  box
mass      1  1.0
velocity          all  create  0.71 458127641 mom yes  rot yes dist gaussian units box
# LJ potential *********************************************************
pair_style        lj/cut 2.8
pair_coeff        1  1   1.0                  1.0                     #  LJ parameters for Ar-Ar
fix               temp all  temp/berendsen 0.71 0.71 0.000466
fix               nve  all  nve
thermo_style      custom step temp etotal vol
thermo_modify     lost warn
thermo            100
# Run

timestep          0.000466
run               200000
reset_timestep    0
# -------------- Flux calculation in nve ---------------
compute     myKE all ke/atom
compute     myPE all pe/atom
compute     myStress all stress/atom virial
variable          factor_ac equal 1.0
variable          factor_tc equal 1.3806504e-23*sqrt(1.67e-21/6.633e-26)/3.405e-10^2
compute      jflux all heat/flux myKE myPE myStress
compute           tc all tc c_thermo_temp c_jflux v_factor_ac v_factor_tc iso first 10000 900000 100000
fix               tc_out  all  ave/time  1  1  1  c_tc   file  tc_time.dat
thermo_style      custom  step  temp
restart           100000   restart.*            
run             1000000

2. 用fix thermal/conductivity command得到温度梯度,进而得到热导率(NEMD方法)

# MD simulation of Ar thermal conductivity
# Initialization
units             lj
dimension         3
newton            on
boundary          p   p   p
atom_style        atomic
neighbor          0.3    bin
neigh_modify      check  yes
lattice           fcc   0.844
region            box  block -4  4  -4  4  -4  4  units lattice
create_box     1  box
create_atoms     1  box
region            up1    block  INF INF  INF INF  -0.5  -0.25  units lattice
region            up2    block  INF INF  INF INF   0.5   0.75  units lattice
region            up  union 2 up1 up2
region            down1  block  INF INF  INF INF  -3.5  -3.25  units lattice
region            down2  block  INF INF  INF INF   3.5   3.75  units lattice
region            down union 2 down1 down2
mass      1  1.0

velocity          all  create  0.71 458127641 mom yes  rot yes dist gaussian units box
# Tersoff potential *********************************************************
pair_style        lj/cut 2.8
pair_coeff        1  1   1.0                  1.0                     #  LJ parameters for Ar-Ar
fix               temp all  temp/berendsen 0.71 0.71 0.0466
fix               nve  all  nve
compute           ke  all  ke/atom
variable          temp atom  c_ke/(1.5*1.0)
fix               temp_profile    all    ave/spatial  1  100000  100000  z  lower  0.25      v_temp  file  temp.profile    units  lattice
compute           up_temp    all  temp/region up
compute           down_temp  all  temp/region down
variable          delta_temp   equal  c_up_temp-c_down_temp
fix               delta_out  all  ave/time  1  100000  100000  v_delta_temp   file  delta_temp.dat
thermo_style      custom step temp etotal vol
thermo_modify     lost warn
thermo            100
# Run

timestep          0.000466
run               100001
unfix             temp
fix               heat_swap   all  thermal/conductivity  10  z  32
fix               e_exchange  all  ave/time  10  10000  100000  f_heat_swap  file  e_exchange.dat   
variable          thermal_conductivity equal f_e_exchange/(0.000466*10.0*4.0*f_delta_out)*1.3806504e-23/3.405e-10/3.405e-10*sqrt(1.67e-21/6.633e-26)*6.0/8.0

# 以上variable命令需要特别注意,因为我所模拟的系统,盒子边长Lx=Ly=Lz,热导率计算公式经过推导变成为e_exchange/(4.0*t*L*delta_T),
# 为了不在in文件里给L赋值,我修改了fix_thermal_conductivity.cpp文件(见附件),将e_exchange修改成了 e_exchange += force->mvv2e * (all[0].value - all[1].value) / (domain->zprd); 同时在end_of_step()
里添加了一句 “   e_exchange = 0.0;“,详见附件中的fix_thermal_conductivity.cpp,这样所得的e_exchange曲线基本上是一条水平曲线,而不是用原来的fix thermal/conductivity command所得到的斜向上的曲线,请注意!!!
# 所以才出现以上variable的表达式。
# 请看明白后再做计算,免得算出错误的结果!!!

fix               thermal_conductivity_out  all  ave/time  100000  1   100000  v_thermal_conductivity   file  thermal_conductivity.dat
                  
# Run
run               10000000

3. 用fix heat command建立温度梯度,进而得到热导率(NEMD方法)

# MD simulation of Ar thermal conductivity
# Initialization
units             lj
dimension         3
newton            on
boundary          p   p   p
atom_style        atomic
neighbor          0.3    bin
neigh_modify      check  yes
lattice           fcc   0.844
region            box  block -4  4  -4  4  -4  4  units lattice
create_box     1  box
create_atoms     1  box
region            up1    block  INF INF  INF INF  -0.5  -0.25  units lattice
region            up2    block  INF INF  INF INF   0.5   0.75  units lattice
region            up  union 2 up1 up2
region            down1  block  INF INF  INF INF  -3.5  -3.25  units lattice
region            down2  block  INF INF  INF INF   3.5   3.75  units lattice
region            down union 2 down1 down2
region            hot  block  INF INF  INF INF     0.0   0.25  units lattice
group             hot  region  hot
region            cold  block  INF INF  INF INF   -4.0  -3.75  units lattice
group             cold  region  cold
mass      1  1.0
mass0             6.633e-26
epsilon0          1.67e-21
sigma0            3.405e-10
velocity          all  create  0.71 458127641 mom yes  rot yes dist gaussian units box
# Tersoff potential *********************************************************
pair_style        lj/cut 2.8
pair_coeff        1  1   1.0                  1.0                     #  LJ parameters for Ar-Ar
fix               temp all  temp/berendsen 0.71 0.71 0.0466
fix               nve  all  nve
compute           ke  all  ke/atom
variable          temp atom  c_ke/(1.5*1.0)
fix               temp_profile    all    ave/spatial  1  100000  100000  z  lower  0.25      v_temp  file  temp.profile    units  lattice
compute           up_temp    all  temp/region up
compute           down_temp  all  temp/region down
variable          delta_temp   equal  c_up_temp-c_down_temp
fix               delta_out  all  ave/time  1  100000  100000  v_delta_temp   file  delta_temp.dat
thermo_style      custom step temp etotal vol
thermo_modify     lost warn
thermo            100
# Run

timestep          0.000466
run               100001
unfix             temp
fix               hot   all  heat  1   50   region hot
fix               cold  all  heat  1  -50   region cold
variable          thermal_conductivity equal 50.0*0.5*1.67e-21/3.405e-10/sqrt(6.633e-26/1.67e-21)/((4.0*8.0*8.0*8.0/0.844)^(1.0/3.0)*3.405e-10*2.0*f_delta_out*1.67e-21/1.3806504e-23)*6.0/8.0
fix               thermal_conductivity_out  all  ave/time  100000  1   100000  v_thermal_conductivity   file  thermal_conductivity.dat
                  
# Run
run               10000000



【转自】http://www.mdbbs.org/thread-26451-1-1.html
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储氢家族欢迎储氢研究者!
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354895492

木虫 (正式写手)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
谢谢分享,不过要是附件也有就好了,我的分子模拟论坛也没金币了
4楼2010-12-20 22:19:54
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c_friends

金虫 (小有名气)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
楼主转载最好把那个附件也转一下啊,我这里下载不了分子模拟论坛的附件。。期待ing。。。。
2楼2010-12-12 18:35:59
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zxzj05

荣誉版主 (著名写手)

不好意思,我在分子模拟论坛的账号没积分了。
储氢家族欢迎储氢研究者!
3楼2010-12-13 15:16:07
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babaleo

木虫 (正式写手)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
只有其中一个,分享以下
5楼2011-01-17 10:12:19
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