分子动力学的模拟程序设计一、课题名称：分子动力学的模拟程序设计二、班级和姓名：***三、主要内容：1.讨论的内容和算法分子动力学模拟方法–确定性的演化过程。按该体系内部的内禀动力学规律计算、确定位形的转变。出发点：物理系统确定的微观描述。具体的说就是描述系统的哈密顿、拉格朗日或者牛顿运动方程，用这些方程去驱动粒子的位置、速度和取向随时间的演化。模拟过程：(1)通过对物理体系的微观数学描述建立一组方程组，直接求解每个分子的运动方程。得到每个时刻、每个分子的坐标和动量。(2)利用统计方法计算系统的静态和动态过程。计算机模拟的问题1 观测时间是有限的对于某些问题，有限观测时间可以看成是无限长的。如对一个分子系统的计算，它的观测时间远大于分子时间尺度。2 观测体系是有限的。引入周期性、全反射、漫反射等边界条件。分子动力学模拟的计算对体系的分子动力学方程组进行求解时，需要将运动的连续性方程离散化变成有限差分方程，常用的方法有：欧拉法，龙格-库塔法、辛普生法等。误差来源：(1) 动力学模型的近似程度；(2) 数值求解法的近似阶数；(3) 数值计算的舍入误差。分子动力学的适用范围原则上，分子动力学方法所适用的微观物理体系并无任何限制。这个方法适用的体系既可以是少体系统，也可以是多体系统；既可以是点粒子体系，也可以是具有内部结构的体系；处理的微观客体既可以是分子，也可以是其它的微观粒子。微正则系综(NVE)的分子动力学模拟步骤如下：(1) 给定初始空间位置(2) 计算第 n 步时粒子所受的力(3) 计算第 n+1 步粒子的空间位置(4) 计算第 n 步的速度 ，根据速度得出系统的温度。(5) 返回第(2)步，开始下一步计算。2.源程序1)简立方结构/*#include #include #include #include #include */#include #include #include #include #include #include #include using namespace std;const int N = 64; // number of particlesdouble r[N][3]; // positionsdouble v[N][3]; // velocitiesdouble a[N][3]; // accelerationsdouble L = 10; // linear size of cubical volume，简单立方double vMax = 0.1; // maximum initial velocity componentvoid initialize() { // initialize positions int n = int(ce...
