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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 » 微观计算能提供哪些参数用于宏观计算
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0xiaobao

金虫 (小有名气)

[交流] 微观计算能提供哪些参数用于宏观计算 已有4人参与

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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1楼 2015-08-31 19:55:10
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

lsloneil

专家顾问 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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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0xiaobao
2楼2015-09-01 10:52:34
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lsloneil

专家顾问 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
5楼: Originally posted by 0xiaobao at 2015-09-01 02:04:32
你说的我也是很同意的。多尺度目前看来确实如你所说，只是在不同尺度用不同的方法去解决相应的问题。真正的难点是跨尺度的问题，个人觉得跨尺度可行的方法之一是参数传递，比如从微观计算得到一个物理量（该物理量 ...

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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smutao
10楼2015-09-02 13:54:23
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普通回帖

赵红霞

铁杆木虫 (著名写手)
★
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个人感觉，只要是计算，无论微观宏观，都涉及到近似，涉及到假设，都是偏离实际的，不要觉得宏观计算多么高大上，也许它比分子模拟更不靠谱，建议楼主既然工作了还是踏踏实实搞实验搞工程，再利用你的分子模拟发发文章，评职称比别人快。
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0xiaobao
3楼2015-09-01 13:47:13
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magicmonk

至尊木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
想做工程还是转方向做相场或有限元吧……
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我们最深的恐惧不是我们能力不够，我们最深的恐惧是能力超越了极限。
4楼2015-09-01 17:44:47
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0xiaobao

金虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by lsloneil at 2015-09-01 10:52:34
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 ...

你说的我也是很同意的。多尺度目前看来确实如你所说，只是在不同尺度用不同的方法去解决相应的问题。真正的难点是跨尺度的问题，个人觉得跨尺度可行的方法之一是参数传递，比如从微观计算得到一个物理量（该物理量在宏观计算比较难，或者只能靠实验去做），将该物理量传递到介观或者宏观计算中，这可能跟我在这说的主题比较近。当然正如你所说，可靠性和准确度是个问题。
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5楼2015-09-01 22:04:32
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0xiaobao

金虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
3楼: Originally posted by 赵红霞 at 2015-09-01 13:47:13
个人感觉，只要是计算，无论微观宏观，都涉及到近似，涉及到假设，都是偏离实际的，不要觉得宏观计算多么高大上，也许它比分子模拟更不靠谱，建议楼主既然工作了还是踏踏实实搞实验搞工程，再利用你的分子模拟发发文 ...

其实个人还是比较喜欢做微观基础方面的研究，但迫于单位整体的性质，接地气还是很重要，所以才抛出了这个主题。本人也没有觉得宏观计算有多高大上，因为据我所知确实很多宏观计算用的参数是人为调的，算出来跟实验对上了就ok了，没实验就瞎了（主要是国内哈）。不过为了接地气，又不丢掉自己所喜欢的，是得想想通过什么能把两者联系起来。
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6楼2015-09-01 22:12:56
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0xiaobao

金虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by magicmonk at 2015-09-01 17:44:47
想做工程还是转方向做相场或有限元吧……

其实我本人还是更愿意做基础研究，又希望能与工程结合起来，或者说微观计算能在解决工程问题上有所用
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7楼2015-09-01 22:15:22
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0xiaobao

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by lsloneil at 2015-09-01 10:52:34
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 ...

再请教下：本人主要是做固体材料，屈服强度，剪切模量之类的能算吗？外载荷变化后也可能会考虑熔化之后所需要的参数
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8楼2015-09-01 22:45:41
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lsloneil

专家顾问 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
8楼: Originally posted by 0xiaobao at 2015-09-01 02:45:41
再请教下：本人主要是做固体材料，屈服强度，剪切模量之类的能算吗？外载荷变化后也可能会考虑熔化之后所需要的参数...

shear modulus肯定是可以的，至于你说的屈服强度我不太了解。
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9楼2015-09-02 05:37:26
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