从分子动力学到流体动力学——一种新颖的伽利略不变恒温器
软凝聚态物质
2009-11-11 v1 统计力学
摘要
本文提出了一种适用于任何基于粒子的动力学模拟的新型恒温器。每对粒子以概率P采用成对Lowe-Andersen恒温器进行恒温，或以概率1-P采用本文引入的基于类似于Nose-Hoover恒温器的成对相互作用的恒温器。当成对Nose-Hoover恒温器占主导（低P）时，液体具有高扩散系数和低粘度，但当Lowe-Andersen恒温器占主导时，扩散系数低而粘度高。由于每对粒子之间的恒温力是成对可加且中心的，这种新型Nose-Hoover-Lowe-Andersen恒温器是伽利略不变的，并保持系统的总线性动量和总角动量。我们通过模拟表明，该恒温器也保持流体动力学。对于P=0的（非相互作用）理想气体，扩散系数发散且粘度为零，而对于P>0则具有有限值。通过调节概率P，Schmidt数可改变数个数量级。温度偏离所需值的幅度比耗散粒子动力学（DPD）中至少小一个数量级，同时系统的平衡性质得到了很好的再现。该恒温器的应用包括具有任意类型力场的稠密液体和固体的所有标准分子动力学模拟，以及具有大体积粘度差异（包括表面粘度）的多相系统、稀薄气体和等离子体的流体动力学模拟。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0502054,
title = {From Molecular Dynamics to hydrodynamics - a novel Galilean invariant thermostat},
author = {Simeon D. Stoyanov and Robert D. Groot},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0502054},
year = {2009}
}