水の平衡状態の分子動力学計算
ケース
$FOAM_TUTORIALS/discreteMethods/molecularDynamics/mdEquilibrationFoam/periodicCubeWater
概要
分子動力学計算（Molecular Dynamics、MD計算）を行い、水の平衡状態を計算します。
粒子の性質はディレクトリ constant 内のファイル moleculeProperties、idList で定義しています。またディレクトリ system 内のファイル potentialDict 内で外力、粒子間ポテンシャルなどを、ファイル mdInitialiseDict で初期条件を、ファイル mdEquilibrationDict で平衡時の温度を定義しています。
モデルの X、Y、Z 軸方向のサイズはそれぞれ4.22 nm で、それぞれ周期境界条件になっています。
モデル形状
粒子の初期位置はメッシュに基づいて決定されます。メッシュは以下の通りです。
メッシュ
計算結果は以下の通りです。
0秒での粒子分布
5.0×10-12秒での粒子分布
また各ポテンシャルの距離ごとのエネルギー、力がファイル O-O 、ファイル electrostatic に出力されます。ファイルは 1 列目が距離、2列目がエネルギー、3列目が力になっています。
ファイル O-O に出力された距離-エネルギーの計算結果
ファイル O-O に出力された距離-力の計算結果
ファイル electrostatic に出力された距離-エネルギーの計算結果
ファイル electrostatic に出力された距離-力の計算結果
可視化操作の手順
離散粒子を可視化するには paraFoam コマンドで ParaView にデータを読み込み後、パイプラインブラウザーの Properties タブで以下の様に設定して再度 Apply ボタンを押します。
- Mesh Parts リストでは「moleculeCloud」のみチェック
- Volume Fields リストは全てのアイテムのチェックを外す
- Lagrangian Fields リストは全てのアイテムをチェック
表示アイテムの選択
実行コマンド
cp -r $FOAM_TUTORIALS/discreteMethods/molecularDynamics/mdEquilibrationFoam/periodicCubeWater periodicCubeWater
cd periodicCubeWater
blockMesh
mdInitialise
mdEquilibrationFoam
paraFoam
gnuplot
gnuplot> plot "O-O" using 1:2
gnuplot> plot "O-O" using 1:3
gnuplot> plot "electrostatic" using 1:2
gnuplot> plot "electrostatic" using 1:3
cd periodicCubeWater
blockMesh
mdInitialise
mdEquilibrationFoam
paraFoam
gnuplot
gnuplot> plot "O-O" using 1:2
gnuplot> plot "O-O" using 1:3
gnuplot> plot "electrostatic" using 1:2
gnuplot> plot "electrostatic" using 1:3
計算時間
43分37.74秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz