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微观计算能提供哪些参数用于宏观计算 已有4人参与
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| 做了几年的微观（偏分子动力学）计算，最近在想微观计算到底能提供哪些参数能用于宏观计算，比如能提供哪些物性参数呢。工作后，不再只是基础研究，也需要能在工程项目上做点事情，一是领导要求，二对自己能力提升也有益无害。但微观计算个人感觉在做宏观计算的人眼里，特别是工程应用为主的，基本没什么用，没什么说服力。所以想看看哪些量是我们微观计算能提供给宏观计算的，从而与实际问题联系起来。恳请论坛的虫子谈谈自己的看法，谢谢！ |
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 分子动力学 |
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可以算很多性质，比热容，熔点，沸点，扩散系数，粘度，热导率，弹性模量等等。 缺点是分子模拟总体是在微观上采样，目前计算能力所能达到的最大计算尺度一般在微米级别，能达到的最大时间尺度一般在毫秒级别，超过这个尺度恐怕就要去解流体力学方程或者有限元了。 而且这种在微观尺度上计算出来的性质，大多数时候很难与宏观测量的性质很好吻合，这个有很多原因，比如 1. 模拟所使用的力场。有时要找到一个适合你的体系的比较精确的力场是一件比较麻烦的事情。 2. 宏观体系远比微观体系复杂。很多时候分子模拟的微观构型都做了简化，比如组分，构型等等，而真实体系远比这个复杂。 这并不是说分子模拟没什么卵用，而是说它更多还是用来研究微米以下尺度的性质。更宏观的体系要么用连续介质力学，流体力学，有限元，要么实验去测。多尺度模拟本身的含义就是对于不同的尺度选用不同的模拟方法，而不是说用小尺度的方法去研究大尺度的问题。 |
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0xiaobao2楼2015-09-01 10:52:34
lsloneil
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理论上来讲在低尺度下计算出一些参数，拿到高尺度下去用是可行的。但从实际操作来讲低尺度下得到的参数是有误差的，误差层层传递，最后在高尺度下计算产生的误差就很难说了。 跨尺度有时还需要解决两个尺度交界处的问题，这更多是理论上的问题。比如分子模拟和流体力学的交界处，这个尺度（微米或100 nm量级）对于分子模拟已经是很大尺度了，对于流体力学还算是比较小的尺度。因而在这个尺度下流体力学中把流体视为连续介质的假定并不是非常完美，所以有时要对流体力学的方法做点修正，比如加入涨落(fluctuation). 多尺度模拟在物理本质上来讲会涉及到emergence（涌现，或者叫呈展）。大概是说高尺度体系的物理规律虽然是由低尺度的物理规律决定的，但高尺度体系又有自己的物理规律和研究方法。这玩意儿如果深入研究的话差不多也是哲学问题了。 |
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10楼2015-09-02 13:54:23
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