电子结构计算中的多重网格方法
mtrl-th
2008-02-03 v1 材料科学
摘要
我们描述了一组使用多重网格加速和以实空间网格为基组进行大规模 ab initio 计算的技术。多重网格方法在所有长度尺度上提供有效的收敛加速和预条件处理，从而允许对具有长尺度或高能截断的病态系统进行高效计算。我们讨论了用于电子结构计算的多重网格和实空间算法的具体实现，包括高效的 Kohn-Sham 方程多重网格加速求解器、Kohn-Sham 和 Poisson 方程的紧凑而精确的离散化方案、用于实空间计算的优化赝势、离子力的有效计算，以及对布里渊区任意采样处理的复波函数实现。实空间多重网格方法的一个特别优势是其对大规模并行计算机架构的易适应性，我们给出了在 Cray-T3D 上的实现，执行时间随处理器数量基本呈线性标度。该方法已应用于多种周期和非周期体系，包括无序 Si、金刚石中的 N 杂质、纤锌矿结构 AlN 和块体 Al。原子力的高精度允许大步长分子动力学；例如，在 1100 K 下对 Si 进行 1 ps 模拟，离子步长为 80 a.u.，总能量在每个原子 27 microeV 范围内守恒。
引用
@article{arxiv.mtrl-th/9606002,
title = {Multigrid Methods in Electronic Structure Calculations},
author = {E. L. Briggs and D. J. Sullivan and J. Bernholc},
journal= {arXiv preprint arXiv:mtrl-th/9606002},
year = {2008}
}
备注
RevTeX preprint format, 41 pages, 4 postscript figures