计算科学 - 在远程静电求解器中正确处理 1-2 1-3 1-4 键合邻居 - 吾爱随笔录

在远程静电求解器中正确处理 1-2 1-3 1-4 键合邻居

计算科学分子动力学

2021-11-29 04:32:15

我一直在努力解决如何在远程静电求解器代码（PME、SPME 等）中正确处理键合（1-2 1-3 和 1-4）粒子邻居相互作用，或者是否必须处理它们. 例如，在短程计算中，这些交互通常通过从邻居列表中省略来排除，或者在短程计算中简单地按适当的因子（0.0、0.5、0.833 等）进行缩放。但是，我很困惑在远程求解器中这会发生在哪里，或者如何发生。在远程计算中，据我了解，我们执行以下步骤。

在网格上插入电荷，得到总电荷密度
FFT 和求解静电场
FFT 返回并获得静电势
将力内插回粒子

我没有看到在这些步骤中我们可以排除绑定的邻居交互。电场是通过总电荷密度获得的，其中包含来自所有粒子的信息，无论它们是否结合。甚至有必要在这里排除这些交互吗？

1个回答

您必须在所谓的掩码对列表中包含键合相互作用。如果您查阅 [1]，这是等式 (2.5) 中的第一项。这将从远程（基于 FFT）计算中减去贡献。该文件第二节的第三段详细解释了这一点。

请注意，在 SPME 中使用的相同校正项在 PME 中也有效，因为该项不依赖于用于计算力的插值函数的选择。之所以如此，是因为可以写成（遵循与 [1] 相同的符号）：所以中的第一项，即负责去除最近的贡献的邻居。 $E_{\text{rec}}$

E_{rec} = \frac{1}{2} \sum_{n}^{⋆} \sum_{i, j = 1}^{N} \frac{q_{i} q_{j} erf (β | r_{j} - r_{i} + n |)}{| r_{j} - r_{i} + n |} + \frac{β}{\sqrt{π}} \sum_{i = 1}^{N} q_{i}^{2},

$E_{\text{rec}} = \frac{1}{2} \sum_{n}^{\star} \sum_{i,j=1}^N \frac{q_i q_j\text{erf}(\beta \, | r_j - r_i + n |)}{|r_j - r_i + n|} +\frac{\beta}{\sqrt{\pi}} \sum_{i=1}^N q_i^2,$

E_{corr}

$E_{\text{corr}}$

- \frac{1}{2} \sum_{(i, j) \in M} \frac{q_{i} q_{j} erf (β | r_{j} - r_{i} |)}{| r_{j} - r_{i} |}

$-\frac{1}{2} \sum_{(i,j)\in M} \frac{q_i q_j\text{erf}(\beta \, | r_j - r_i|)}{|r_j - r_i|}$

E_{rec}

$E_{\text{rec}}$

[1] Essmann, U., Perera, L., Berkowitz, ML, Darden, T., Lee, H., & Pedersen, LG (1995)。光滑粒子网格 Ewald 方法。化学物理杂志, 103(19), 8577. doi:10.1063/1.470117

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