LAMMPS手册-中文版讲解

2021年2月8日发(作者：地下丝绒乐队)

LAMMPS

手册

-

中 文解析

一、

简介

本部分大至介绍了

LAMMPS

的一些功能和缺陷。

1

．

什么是

LAMMPS?

LAMMPS

是一个经典的分子动力学代码，

他可以模拟液体中的粒子，

固体和汽体的

系综。他可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子 ，聚合物，生物，金属，粒状和

粗料化体系。

LAMMPS

可以计算的体系小至几个粒子，大到上百万甚至是上亿个粒子。

< /p>

LAMMPS

可以在单个处理器的台式机和笔记本本上运行且有较 高的计算效率，

但是

它是专门为并行计算机设计的。

< p>
他可以在任何一个按装了

C++

编译器和

MPI

的平台上运

算，这其中当然包括分布式和 共享式并行机和

Beowulf

型的集群机。

< br>

LAMMPS

是一可以修改和扩展的计算程序，

比如，

可以加上一些新的力场，

原子模

型，边界条件和诊断功能等。

通常意义上来 讲，

LAMMPS

是根据不同的边界条件和初始条件对通过短程 和长程力

相互作用的分子，原子和宏观粒子集合对它们的牛顿运动方程进行积分。高效率 计算的

LAMMPS

通过采用相邻清单来跟踪他们邻近的粒子。

这些清单是根据粒子间的短程互拆

力的大小进行优化过的，

目的是防止局部粒子密度过高。

在并行机上，

LAMMPS

采用的

是空间分解技术来分配模拟的区域，把整 个模拟空间分成较小的三维小空间，其中每一

个小空间可以分配在一个处理器上。各个处 理器之间相互通信并且存储每一个小空间边

界上的

”

< p>
ghost

”

原子的信息。

LAMMPS(

并行情况

)

在模拟< /p>

3

维矩行盒子并且具有近均一密

度的体系 时效率最高。

2

．

LAMMPS

的功能

总体功能：

可以串行和并行计算

分布式

MPI

策略

模拟空间的分解并行机制

开源

高移植性

C++

语言编写

MPI

< p>
和单处理器串行

FFT

的可选性（自定义）

可以方便的为之扩展上新特征和功能

只需一个输入脚本就可运行

有定义和使用变量和方程完备语法规则

在运行过程中循环的控制都有严格的规则

只要一个输入脚本试就可以同时实现一个或多个模拟任务

粒子和模拟的类型：

（

atom style

命令）

原子

粗粒化粒子

全原子聚合物，有机分子，蛋白质，

DNA

联合原子聚合物或有机分子

金属

粒子材料

粗粒化介观模型

延伸球形与椭圆形粒子

点偶极粒子

刚性粒子

所有上面的杂化类型

力场：

（命令：

pair style, bond style, angle style, dihedral style, improper style, kspace style

）

对相互作用势：

L-J, Buckingham, Morse, Yukawa, soft, class2(COMPASS), tabulated.

带点对相互作用势：

Coulombic, point- dipole.

多体作用势：

EAM,

Finnis/Sinclair

EAM,

modified

EAM(MEAM),

Stillinger-Weber,

Tersoff, AIREBO, ReaxFF

粗粒化作用势：

DPD, GayBerne, Resquared, Colloidal, DLVO

介观作用势：

granular, Peridynamics

键势能：

harmonic, FENE, Morse, nonlinear, class2, quartic

键角势能：

harmonic, CHARMM, cosine, cosine/squared, class2(COMPASS)

二面角势能：

harmonic, CHARMM, multi-harmonic, helix, OPLS, class2(COMPASS)

不合理势能：

harmonic, CVFF, class2(COMPASS)

聚合物势能：

all- atom, united-atom, bead-spring, breakable

< br>水势能：

TIP3P

，

TIP4 P

，

SPC

隐式溶剂势能：

hydrodynamic lubrication, Debye

长程库伦与分散：

Ewald, PPPM, Ewald/N (

针对长程

L-J

作用

)

可以有与普适化力场如

CHARMM

，

AMBER

，

OPLS< /p>

，

GROMACS

相兼容的力场

可以采用

GPU

加速 的成对类型

杂化势能函数：

multiple pair, bond, angle, dihedral, improper potentials(

多对 势能处于

更高的优先级

)

原子创建：

（命令：

read_data, lattice, create-atoms, delete-atoms, displace-atoms, replicate

）

从文件中读入各个原子的坐标

在一个或多个晶格中创建原子

删除几何或逻辑原子基团

复制已存在的原子多次

替换原子

系综，约束条件，边界条件：

（命令 ：

fix

）

二维和三维体系

正角或非正角模拟空间

常

< p>
NVE

，

NVT

，

NPT

，

NPH

积分 器

原子基团与几何区域可选择不同的温度控制器

有

Nose/Hoover

和

Berendsen

压力控制器来控制体系的压力（任一维度上）

模拟合子的变形（扭曲与剪切）

简谐（

unbrella

）束缚力

刚体约束

摇摆键与键角约束

各种边界环境

非平行太分子动力学

NEMD

各种附加边界条件和约束

积分器：

Velocity- verlet

积分器

Brown

积分器

rRESPA

继承时间延化积分器

刚体积分器

共轭梯度或最束下降算法能量最小化器

输出：

（命令：

dump, restart

）

热力学信息日志

原子坐标，速度和其 它原子量信息的文本

dump

文件

二进制重启文件

各原子量包括：能量 ，压力，中心对称参数，

CAN

等

用户自定义系统宽度或各原子的计算信息

每个原子的时间与空间平均

系统宽量的时间平均

原子图像，

XYZ

，

XTC

，

DCD

，

CFG

格式

数据的前处理与后处理

：

包里提供了一系列的前处理与后处理工具

另外，可以使用独立发行的工具组

,

它可以进行

LAMMPS

模拟的设置，分