lammps从NVT或者NPT切换到NVE时温度持续上升

本文探讨了在计算twin-graphene热导率时遇到的温度发散问题,通过分析发现可能源于势能模型的局限。解决方案包括使用更小步长、引入LJ势能替换部分Tersoff势能以及利用fixNVE/limit进行系统控制。

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最近,尝试计算twin-graphene的热导率,为了简化,直接先使用石墨烯的tersoff势能进行EMD下热导率的计算,测试发现NVT和NPT下势能表现正常,但是从系统NVT或NPT切换到NVE开始热导率计算时,观测到温度发散,最终材料解体。

针对这个问题,修改了很多计算参数。最终发现原因如下:

猜测可能来源于势能本身的特征,应用于twin graphene这种内部有局域双层的结构时,可能存在部分原子距离急剧变小的情况,势能没有更好的描述,导致原子在分动模拟中,如果步长太大,会有反常的持续加速的结果(类似于原子靠的很近的势能表现),表现就是温度持续上升,除非有温度控制的系综,解决方法有以下:

1.就是使用很小的步长来准确描述势能急剧变化情况下原子的运动,经测试0.1fs步长,温度能够稳定。但是EMD用这个步长计算太耗时间。

2.当然可以选择专门针对相应体系的其他更好的势能模型,不过没有合适势能的情况下,经测试发现可以加入LJ势能,来避免原子太近或势能不合理的地方。但是tersoff和lj无法直接hybrid,一对原子要么采用tersoff,要么采用LJ描述,只能使用一种,因此,需要对晶胞内的原子类型做区分,并修改原来的tersoff势能,将局域双层结构中的上下层原子区分,关掉相应的tersoff部分,用LJ替代,经过测试发现修正后的tersoff势能能够很好的描述twin-graphene这种结构。

3.使用fix NVE/limit也能够回复正常,这个是系综直接控制原子每步偏离不能超过某个临界值,只是对热输运计算的影响需要进一步思考。

LAMMPS中模拟铜和铝的熔化转变涉及到多个关键步骤,包括建立初始模型、选择合适的势能模型、设置系综控制以及运行模拟。以下是一个详细的配置指南: 参考资源链接:[LAMMPS模拟研究:铜与铝的熔化转变](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/6401ac2acce7214c316ead9f) 首先,你需要在LAMMPS输入文件中建立初始的面心立方(FCC)晶格结构。对于铜和铝,你可以使用`lattice fcc`命令创建FCC晶格,并通过`region`和`create_box`命令定义模拟盒子。接着,使用`create_atoms`命令填充原子到模拟盒子中。 其次,选择合适的势能模型至关重要。对于金属,通常使用嵌入原子模型(EAM),你可以使用`pair_style eam/alloy`命令,并通过`pair_coeff`指定相应的势能文件。 接下来,设置NVTNPT系综以控制温度和压力。NVT系综可以通过`fix nvt`命令实现,指定温度控制的原子组、温度间常数。而NPT系综可以通过`fix npt`命令来设置,同样需要指定控制的原子组、目标温度、目标压力以及压力耦合的间常数。 然后,定义初始速度和设置间步长,使用`velocity all create`命令和`timestep`命令完成。在模拟过程中,可能还需要定义邻域和邻居列表以优化性能,使用`neighbor`和`neigh_modify`命令。 最后,通过`compute`命令计算所需的物理量,比如势能、动能等,并使用`dump`命令输出必要的模拟数据。最后运行`run`命令来执行模拟,指定模拟的总步数。 这个模拟过程的关键在于理解每个命令的作用,并且正确地将它们组合起来。在进行模拟之前,阅读《LAMMPS模拟研究:铜与铝的熔化转变》可以为你提供更深入的理解和更详细的示例,包括初始模型的设置、势能模型的选择、温度和压力的系综控制,以及如何输出和分析模拟数据。 参考资源链接:[LAMMPS模拟研究:铜与铝的熔化转变](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/6401ac2acce7214c316ead9f)
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