不连续Galerkin框架中用于Kohn-Sham密度泛函理论的自适应局部基组 II：受力、振动与分子动力学计算
计算物理
2015-10-23 v1 数值分析
摘要
最近，我们提出了基于赝势框架中Kohn-Sham密度泛函理论的电子结构计算自适应局部基组。该自适应局部基组对于总能量计算是高效且可系统性改进的。在本文中，我们给出原子受力的计算，其可用于几何优化和分子动力学模拟等一系列应用。我们证明，在温和假设下，使用自适应局部基组计算原子受力可随系统中原子数近乎线性缩放。我们量化了针对一系列物理系统的Hellmann-Feynman受力的精度，以收敛的平面波计算为基准，发现自适应局部基组对于受力和能量计算均高效，每个原子至多需要数十个基函数即可达到实践所需精度。由于自适应局部基组对原子位置有隐式依赖，Pulay力一般非零。然而，我们发现Pulay力数值上很小且随基组完备性增加而系统性减小，因此对于每原子数十个基函数的基组尺寸，Hellmann-Feynman受力已足够。我们通过在准一维和三维无序Si系统的静态计算、准一维Si系统的振动计算、以及H和液态Al-Si合金系统的分子动力学计算中验证了所计算受力的精度，发现与文献中独立的基准结果高度吻合。
引用
@article{arxiv.1510.06489,
title = {Adaptive local basis set for Kohn-Sham density functional theory in a discontinuous Galerkin framework II: Force, vibration, and molecular dynamics calculations},
author = {Gaigong Zhang and Lin Lin and Wei Hu and Chao Yang and John E. Pask},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.06489},
year = {2015}
}