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ShawnXu1986新虫 (初入文坛)
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[交流]
水分子模拟，如何解决由于正负电荷点过于靠近导致的平均动能过大问题？
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各位前辈，大家好。 小弟自己写了个水分子模拟程序，NVE ensemble，使用了TIP3P, TIP5P水分子模型。在计算库仑力时使用的是Ewald summation。 在这两个模型中，正电荷位于Ｈ原子上，负电荷位于Ｏ原子上或者Ｍ site上。当O 原子和Ｈ原子特别靠近时，由于正负电荷吸引，库仑力会使得这两个原子靠近，但越靠近库仑力越大，则两个原子更加靠近！！ 由于LJ势能只应用在O-O 原子之间，所以没有排斥力使得这一对ＯＨ原子分开，这两种原子只能由极高的速度逃脱彼此，避免碰撞在一起。 但这就导致了整个系统的平均动能变得非常大，使得模拟的温度不合常理的高（大于10000Ｋ）。 我想到的一个办法是在每一步都对速度进行等比缩小，使得系统平均动能给出的温度能够靠近我想要的温度（比如300K）。但这个办法并不可行。因为两个电荷点避免碰撞在一起需要两个电荷点有较高的速度，如果没有速度，那么这两个电荷就最终重叠到一起了，使得计算崩溃。 请各位能够帮帮我，支出我的理解是否有误，并请给我指出正确的方向，非常感谢  |
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ShawnXu1986
新虫 (初入文坛)
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- 专业: 计算数学与科学工程计算
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非常感谢楼上各位的回复 经过这几天的研究，我发现导致系统平均动能非常高的是由极高的LJ势能导致的（当我不计算库仑力，只计算ＬＪ力时，系统还是具有极高的平均动能）。原因为：当原子间距离小于sigma时，LJ势能对距离非常敏感，随距离减小急速升高。而我在对系统进行初始化时，各个分子在计算区域中是随机分布的，这导致有可能两个Ｏ原子时间距离很小。 由于我用的时NVE ensemble, 要达到想要的温度，解决这个问题的办法就是进行速度等比缩小。这样由势能转化为的动能被人工冷却。在我的求助贴中，我提到这个办法不可行，其实是由于我的程序中关于缩小速度的部分没有写正确导致的，misleading 请各位谅解。现在我的程序已经能够正确运行计算比热，能够得到正确的结果。 在TIP3P和TIP5P中，虽然没有O-H作用的LJ势，但是O-Ｏ原子间的LJ势是能够抵抗O-H之间的库仑力的。我对我的程序进行测试发现，当不加LJ势时，系统平均动能会越来越大，最终计算崩溃。但加上LJ势后，系统会达到平衡。 |
8楼2015-12-19 11:09:18
mzhyan
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