-
计
算
机
代
码
l
a
m
m
p
s
手
册
中
文
< br>解
析
文件管理序列号：
[K8UY-K9IO69-O6M243-
OL889-F88688]
L
AMMPS
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。
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。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
Beowu
lf
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，<
/p>
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，
LAMMP
S
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”
ghost
”原子
的信息。
LAM
MPS(
并行情况
)
在模拟
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
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
水势能：<
/p>
TIP3P
，
TIP4P
，
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
C
HARMM
，
AMBER
，
OPLS
，
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
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
Nos
e/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，
分析，作图和可视化工作。
特别功能：
实时的可视化与交互式<
/p>
MD
模拟
与有
限元方法结合进行原子
-
连续体模拟
在
POEMS
库中提供了刚体积分工具
并行裉火
并行复制动力学
对低密度液体直接使
用
MC
模拟
Peridynamic
介观建模
目标型与无目标型分子动力学
双温度电子模型
LAMMPS
不具备的功能：
由于
LAMMPS
是对牛顿运动方程积分的工
具，所以很多必要的数据前处理
与后处理功能是
LAMMPS<
/p>
核心不具备的。
其原因为
：
保证
LAMMPS
的小巧
性
前处理与后处理不能进行并行运算