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标题: 模拟水滴砸在金板上，低速下水滴会散开，且砸在金板上以后，水分子飞溅的太远 [打印本页]
作者
Author: 牧生    时间: 2023-6-14 16:36
标题: 模拟水滴砸在金板上，低速下水滴会散开，且砸在金板上以后，水分子飞溅的太远
本帖最后由 牧生 于 2023-6-14 17:02 编辑

本模拟纯属觉得好玩，希望模拟日常情况下，看到的水滴在金属板上的情况。

放500个水分子的水滴在8000个原子的金板上方，gro文件中，前半截为金板，后半截为液体，对液滴的速度设置如下
……
7999AU      AU 7999   8.131   1.695   7.898
8000AU      AU 8000   8.131   1.902   7.691
8001SOL     OW 8001   4.365   8.551   4.362  0.0000 -0.1000  0.0000
8001SOL    HW1 8002   4.345   8.544   4.264  0.0000 -0.1000  0.0000
8001SOL    HW2 8003   4.431   8.476   4.378  0.0000 -0.1000  0.0000
8002SOL     OW 8004   3.885   7.455   4.935  0.0000 -0.1000  0.0000
……


第一个模拟：设置Y轴的速度为-10 m/s，然后跑一下孤立体系的MD，得到的轨迹如下动图，水滴还没滴到金板上，就已经开始散了。一旦水滴撞到金板，迅速飞溅到很远的地方。




第二个模拟：与第一个模拟完全一样，但是速度为-100 m/s，得到的轨迹如下图，水保持为水滴的状态，没有散开。撞击到金板后，液体飞溅，金板也发生形变。





md_nopbc.mdp的内容如下
  1. define =
  2. integrator = md
  3. dt         = 0.002   ; ps
  4. nsteps     = 10000
  5. comm-grps  = system
  6. ;comm-mode  = Angular
  7. energygrps =
  8. ;
  9. nstxout = 10
  10. nstvout = 10
  11. nstfout = 10
  12. nstlog  = 10
  13. nstenergy = 10
  14. nstxout-compressed = 10
  15. compressed-x-grps  = system
  16. ;
  17. pbc = no
  18. nstlist = 0
  19. rlist = 0
  20. cutoff-scheme = group
  21. coulombtype   = cut-off
  22. rcoulomb      = 0
  23. vdwtype       = cut-off
  24. rvdw          = 0
  25. ;
  26. Tcoupl  = V-rescale   ；为了模拟日常温度下的情况，所以加入温控
  27. tau_t   = 0.2
  28. tc_grps = system
  29. ref_t   = 298.15
  30. ;
  31. gen_vel  = no
  32. gen_temp = 298.15
  33. gen_seed = -1
  34. ;
  35. freezegrps  =
  36. freezedim   =
  37. constraints = hbonds
复制代码



需要请教的地方：
1、我把水滴中的所有原子都设置了相同的速度参数，以期望这样是给整个水滴设置初速度，这样对不对？
2、经过数次的模拟发现，当水滴初速度设置过小（10 m/s或者低于10m/s），液滴在砸向金板的过程中，往往就容易散开，不能保持水滴的状态，这是为什么？初速度是一样，为什么在运动过程中，速度变了？
3、对于模拟空气中，孤立的液滴砸向金板，我的mdp文件中的参数有没有问题？
4、水滴砸在金板上以后，大部分水分子四处飞溅，且溅出的太远了，直觉上不太符合日常见到的现象，比如10 m/s的速度滴在金属板上，也不应该如此剧烈的飞溅。那是我模拟有什么问题吗？
5、gro文件中的格式，我觉得没有问题。但是经过模拟发现，两个速度下10m/s和100m/s，由于mdp文件中的参数都都是相同，10 m/s的那一组，应该是很慢才能看到撞击。但从模拟结束后的轨迹来看，却都是100 多ps后，就看到了水滴砸到金板上了，显然是不对的。

作者
Author: 北大-陶豫    时间: 2023-6-14 16:50
我的想法：
2）因为如果速度太小的话撞击所需的时间就长，容易看到飞溅的现象。
4）“四处飞溅，且溅出的太远了”只是微观上溅得很远。
作者
Author: sobereva    时间: 2023-6-14 20:07
1 对

3 当前不应当设控温，应当NVE跑
作者
Author: 牧生    时间: 2023-6-15 08:56
本帖最后由 牧生 于 2023-6-15 09:02 编辑

非常感谢，用NVE已经得到了非常符合日常直觉的动态过程。
速度快的组，很快就砸到金板了，金板明显发生弹性变化，抖动，水分子四处飞溅。速度慢的，只能看到液滴缓缓向金板移动，且砸到金板后，水分子飞溅不明显。而且无论速度快慢的组，水滴都不提前散开。
作者
Author: nianbin    时间: 2023-6-15 09:24
牧生 发表于 2023-6-15 08:56
非常感谢，用NVE已经得到了非常符合日常直觉的动态过程。
速度快的组，很快就砸到金板了，金板明 ...

贴上来呀
作者
Author: nianbin    时间: 2023-6-15 09:25
另外这个速度是如何控制的，pull吗
作者
Author: 牧生    时间: 2023-6-15 09:33
nianbin 发表于 2023-6-15 09:25
另外这个速度是如何控制的，pull吗

看第一楼红字部分，以及md_nopbc.mdp的内容。

自行微微修改一下即可。
作者
Author: QuantumicGuy    时间: 2023-6-15 09:42
感觉挺好玩的。之前看到一篇液滴在表面纳米锥结构上融合的文章，分享上来：ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 1, 810–817
作者
Author: hdhxx123    时间: 2023-6-15 13:19
QuantumicGuy 发表于 2023-6-15 09:42
感觉挺好玩的。之前看到一篇液滴在表面纳米锥结构上融合的文章，分享上来：ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, ...

在文献检索上有困难，我在google scholar上搜ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 1, 810–817，并没有直接对应到Self-Propelled Nanodroplet Jumping Enhanced by Nanocone Arrays: Implications for Self-Cleaning and Anti-Icing Surfaces这篇文章且第一页内都未出现(https://scholar.google.com.hk/sc ... %2C+810%E2%80%93817)，在google里面搜索后跳转到ACS界面https://pubs.acs.org/toc/aanmf6/5/1再检索到810-817；
如此方式实在低效，所以总会有“为什么在网络上分享文章不贴doi”的困惑
作者
Author: QuantumicGuy    时间: 2023-6-15 16:36
hdhxx123 发表于 2023-6-15 13:19
在文献检索上有困难，我在google scholar上搜ACS Appl. Nano Mater. 2022, 5, 1, 810–817，并没有直接对 ...

大意了，下次直接放链接
作者
Author: hdhxx123    时间: 2023-6-15 18:10
QuantumicGuy 发表于 2023-6-15 16:36
大意了，下次直接放链接

学到了，镜像不行
作者
Author: 牧生    时间: 2023-6-16 06:55
hdhxx123 发表于 2023-6-15 18:10
学到了，镜像不行

我也试过了好多次，google学术(无论镜像与否)，bing学术均不能轻松搜到这一篇。但是google搜索可以。
作者
Author: hdhxx123    时间: 2023-6-17 17:34
牧生 发表于 2023-6-16 06:55
我也试过了好多次，google学术(无论镜像与否)，bing学术均不能轻松搜到这一篇。但是google搜索可以。

真玄幻。。。下次默认用google搜，谷歌学术检索文章用起来很奇怪
作者
Author: Layman    时间: 2024-10-3 16:49
牧生 发表于 2023-6-15 08:56
非常感谢，用NVE已经得到了非常符合日常直觉的动态过程。
速度快的组，很快就砸到金板了，金板明 ...

大佬，近期小白我在进行您这个方面的模拟，很多地方设置没有头绪，能分享一下您的文件，参考一下吗？
作者
Author: 牧生    时间: 2024-10-3 19:42
本帖最后由 牧生 于 2024-10-3 19:51 编辑

http://sobereva.com/153     根据这个博文的操作，建立一个金板，保存为pdb，如果金的参数抄这个博文，那么就得要统一用gromos力场。
然后按照博文http://sobereva.com/473/用packmol随便建立一个球形的水。保存为pdb

把金板和水球用VMD打开，拖动金板或者水球放在合适的位置。

然后就是常规的MD操作，能量极小化以后，把得到的gro改改，就是按照1楼红色字体，给水加上初速度，负值表示速度的方向，然后NVE跑一下就行了。

如果想模拟这个，可能得要用低版本的gromacs哦，建议2019.6
作者
Author: Graphite    时间: 2024-10-4 22:47
本帖最后由 Graphite 于 2024-10-4 22:49 编辑

用Lammps，fix setforce+fix gravity...原生就支持这种模拟，金板可以固定、可以锁定金板质心Z轴位置（但允许各个原子的振动），也可以像跳水板一样，一边固定，另外一边受冲击，等等。可以同时金板用多体势，可调硬度，水用MDPD，能溅射成若干个小水滴，等等。
作者
Author: Layman    时间: 2024-10-8 18:39
牧生 发表于 2024-10-3 19:42
http://sobereva.com/153     根据这个博文的操作，建立一个金板，保存为pdb，如果金的参数抄这个博文，那 ...

感谢大佬，我在模拟中（100m/s，gmx2020），出现液滴保持形态下落，撞击过程也正常，但是液滴在撞击之后铺展碎裂，sob老师给我的意见是降低速度，我在阅读文献时看到其他人（lammps mw模型）在更大速度下也可以保持液滴完整性，以及液滴撞击回缩过程，这是什么原因呢？
作者
Author: Layman    时间: 2024-10-8 18:48
Graphite 发表于 2024-10-4 22:47
用Lammps，fix setforce+fix gravity...原生就支持这种模拟，金板可以固定、可以锁定金板质心Z轴位置（但允 ...

好的，谢谢大佬
作者
Author: 牧生    时间: 2024-10-8 20:14
本帖最后由 牧生 于 2024-10-8 21:07 编辑
Layman 发表于 2024-10-8 18:39
感谢大佬，我在模拟中（100m/s，gmx2020），出现液滴保持形态下落，撞击过程也正常，但是液滴在撞击之后 ...

液滴的速度过大的话，你用energy看一下液体的温度，这个温度是很高的。如果温度过高，在金属板上全部溅开，是正常的。

如果速度比较小，直接就滴落在金属板上，不溅开，温度也不高，符合直觉。

液滴在金属板上弹跳，我目前也没做出来，自我分析了一下，大概是因为水滴太小的缘故。
作者
Author: Layman    时间: 2024-10-8 21:13
牧生 发表于 2024-10-8 20:14
液滴的速度过大的话，你用energy看一下液体的温度，这个温度是很高的。如果温度过高，在金属板上全部溅开 ...

感谢大佬，液体温度的判断有没有一个区间范围呢？我看了下自己的模拟，感觉应该是液滴尺寸过小，速度过大，导致液体温度过高（600k左右），产生了飞溅现象
作者
Author: Graphite    时间: 2024-10-9 15:12
本帖最后由 Graphite 于 2024-10-9 15:17 编辑
Layman 发表于 2024-10-8 18:39
感谢大佬，我在模拟中（100m/s，gmx2020），出现液滴保持形态下落，撞击过程也正常，但是液滴在撞击之后 ...

#以下为暴论
LAMMPS（或者自己开发任何基于动力学积分的软件），搞整活模拟就是在搞一种数值游戏，更粗暴地说，台球和弹簧的游戏，只要你会调、并且能合理化。
无非就是力（固定关系的键长键角二面角，不固定关系的相互作用势——LJ/coul/morse/eam/buckingham/soft/dpd...)、运动方程、外部条件。

如果能自洽、形成大的知识体系，解决不少问题，我们称之为一种范式，比如蛋白质的力场+1-2 fs的步长+平衡态NPT/NVT模拟——常见的蛋白质模拟套路。各类合金力场+切削/拉伸/扭曲/压痕/退火等一系列丝滑小连招——常见的材料的套路。
如果还不能自洽，那就得想办法从一定依据、佐证、实验现象出发，去调整和合理化这套东西。然后创造出一堆名词，XXMD之类的东西，有些经典永流传，有些纯属自嗨。

速度温度只是一种参数，可以理解为变动率。

作者
Author: Layman    时间: 2024-10-9 16:55
Graphite 发表于 2024-10-9 15:12
#以下为暴论
LAMMPS（或者自己开发任何基于动力学积分的软件），搞整活模拟就是在搞一种数值游戏，更粗 ...

多谢大佬，我目前也是刚接触md，正处于摸索阶段，谢谢大佬的解答。



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