惰性气体的 NVE MD 模拟:保持平衡的问题

计算科学 分子动力学
2021-11-27 04:26:40

我一直在尝试模拟一个简单的问题,即在 NVE(固定体积,能量)系统中以相同的速度但随机速度获取大约 100-1000 个 Ar 分子,并进化它们以获得麦克斯韦速度分布。我选择了没有截止(尽管计算量很大)、周期性边界条件和不同的积分时间步长的 Lennard Jones 对势能,以将能量的数值误差保持在 2% 以下。我观察到我的系统从最初的相当均匀的速度分布达到了麦克斯韦式的速度分布(视觉上看起来像一个很好的高斯分布)。但是很快,即使我的总能量保持不变(在初始能量的 2% 以内),一些(大约 100 分之 10)粒子加速到非常大的速度,使分布偏向一侧。

我试图改变没有。粒子,增加温度以允许重新平衡看起来像不断增长的波动,但不能使这种影响消失。我很困惑,因为我设法将总能量保持在 2% 的范围内。有没有其他人在简单的 MD 模拟中观察到如此长时间的行为,和/或这是众所周知的行为?我正在使用速度 Verlet 方案。我正在使用一个规模良好的系统(即,不试图编码实际的原子尺寸)并使用一个合理的分布良好的初始条件。

2个回答

您是否检查了粒子的质心速度,即您是否在模拟开始时将其设置为零?质心速度应在整个模拟过程中保持不变,并且应为零以获得正确的温度(请参阅飞冰块)。

我认为你应该在一个单独的隔间的门后面捕获这些粒子。毫无疑问,他们可以从中获得一些能量。

如果你成功了,我敢肯定麦克斯韦会为这样一个恶魔般的计划感到自豪!