耗散粒子动力学及相关系统的数值处理
计算物理
2020-02-14 v3 统计力学
摘要
我们回顾并比较了在保持动量的同时控制温度的数值方法，这是一类常用于复杂流体和聚合物建模的粒子模拟方法。所考虑的方法类别包括耗散粒子动力学 (DPD) 以及扩展的随机动力学模型，后者结合了广义成对恒温器方案，其中消除了随机力，并将耗散系数视为受反馈（动能）控制机制约束的附加辅助变量。在后一种情况下，我们考虑了像 Nos\'{e}-Hoover-Langevin (NHL) 方法那样将辅助变量与随机动力学耦合以确保遍历性，并发现系综平均的收敛性得到了显著改善。为此，我们开发并研究了分裂方法的热力学精度、两点关联函数和收敛性。就热力学精度与 CPU 时间之比衡量的计算效率而言，我们报告了成对 NHL 方法相较于流行替代方案的显著优势（提升高达 80\%），且未降低收敛速率。此处描述的动量守恒恒温器技术在低摩擦机制下提供了一致的流体动力学模型，但由于其高效性和简单的数值实现，也将适用于平衡态和非平衡态分子模拟应用。
引用
@article{arxiv.1405.4839,
title = {On the numerical treatment of dissipative particle dynamics and related systems},
author = {Benedict Leimkuhler and Xiaocheng Shang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.4839},
year = {2020}
}