MD 中多重网格的周期性 BC

计算科学 多重网格 分子动力学
2021-12-15 20:30:07

我知道这个问题可能非常具体,也许没有人会知道答案,但这可能是我能找到答案的唯一社区:

因此,作为我硕士项目的一部分,我目前正在为泊松方程编写一个多重网格代码,以计算分子动力学设置中的粒子相互作用。我想使用定期 BC,但这里出现了一个问题:

根据 Trottenberg 的 Multigrid 书,周期性 BC 仅在以下情况下才有解x,y,zfh(x,y,z)=0, 在哪里fh是右手边,总和超过所有网格点。

我在一些出版物中找到的算法通过网格的密度函数对带电粒子进行采样。所以一般来说,即使系统的总电荷是中性的,这个条件也不会满足。

不幸的是,我发现的所有论文都只是在一个快速的旁注中处理了这个 PBC 问题,我无法从中获得任何有价值的信息。

到目前为止,我编写的代码在使用满足此条件的不同函数时产生了很好的结果,但在获取真实数据(即采样的粒子电荷密度)时却失败了。我现在的问题:有人知道这个问题和解决方案,或者有什么可以帮助我的想法吗?

1个回答

这不是多网格问题,而是问题表述问题。考虑对称系统Ax=b并假设Ae=0对于一些非零向量e(常数当A是具有周期性或纽曼边界条件的拉普拉斯算子)。这个系统是单一的,如果你选择没有解决方案b这样eTb0. 实际上,确切的周期问题是不适定的,因为库仑势与一些周期变化密度(不平均为零)在所有空间上的积分是无限的。也就是说,如果σ(r)是周期性的,具有非零积分,则

Φ(r)=rR3σ(r)4π|rr|dr=±.

幸运的是,重要的是场,而不是潜力,因此您可以重新规范化。这相当于通过求解投影出零空间

Ax=(IeeT)b

在哪里e是归一化的零空间向量。