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均匀流动模拟中数值积分细节的重要性

软凝聚态物质 2026-03-24 v1 计算物理

摘要

Sllod方程运动使能够在原子尺度上建模均匀流动,常用于预测流体性质如粘度。然而,少数公开可用代码支持此类仿真,而那些支持的仿真往往未实现可逆的数值积分方案或存在其他细微问题。本文演示了一种针对Sllod方程运动的可逆、 conserve 能量的积分方案,误差约为δt3\delta t^3,与标准分子动力学仿真中常用的算子分割积分器一致。我们讨论了各种实现细节,并在LAMMPS中实现该方案,发现我们的改进在模拟瞬态响应、混合流和稳态,尤其是在高流速下,具有更高的准确性。重要的是,我们表明能量 conservation不足会导致直接ensemble average压力张量中出现系统性误差,从而在高流速下导致计算的粘度出现显著误差。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.01318,
  title  = {On the importance of numerical integration details for homogeneous flow simulation},
  author = {Stephen Sanderson and Debra J. Searles},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01318},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 4 figures