分子动力学模拟为什么会有先NVT后NVE？

阳光下的尘 · 发表于 Post on 2018-4-14 16:53:57

大家好！！！
   我们在浏览分子动力学计算的文献时，时常会见到这样的操作，先用NVT系综计算使达到平衡，再用NVE系综去统计性质，想下面图片里面说的。    首先就是为什么要换系综统计性质呢？都用NVT统计性质不好吗？
   其次，我在实际操作中发现，比如先用NVT，使体系达到温度523.2k，接下来换系综用NVE算。因为NVE其实是使体系总能量保持不变，所以初始能量的选取对于体系将来达到什么状态很重要。在NVT中，温度T是在不断波动的，能量也是在变化的，我尝试在NVT中选取一帧温度正好在523.2k附近的体系能量，以此作为初始能量，进行NVE模拟，但是其平衡时，温度也已经相较于523.2k变成了540k左右····· 也就是说一旦换了系综统计性质，NVE平均温度和NVT是不一样的。
   我目前了解到的，就是用NVE统计性质会比较好一些，但是关键是无法用NVE达到想要的状态呀~~~~这该怎么办呢？？
   希望借助大家的智慧，一起交流，共同进步！！！！
   谢谢！！！

sobereva · 发表于 Post on 2018-4-14 21:22:26

没有必要改用NVE，这些统计量都可以在NVT下计算

阳光下的尘 · 发表于 Post on 2018-4-14 23:13:50

sobereva 发表于 2018-4-14 21:22
没有必要改用NVE，这些统计量都可以在NVT下计算

好的，谢谢您！！

fhh2626 · 发表于 Post on 2018-4-15 03:42:33

平衡模拟几乎找不到用nve的理由，非平衡模拟用nve是为了避免控温器施加的力对动力学造成影响

ChemiAndy · 发表于 Post on 2018-4-15 08:06:02

在你贴出的图片中，似乎作者的研究目标之一是水分子的动力学。分子模拟的早期发展的一些控温算法，比如Velocity-scaling, Andersen，Langevan，对水分子的动力学会产生显著影响，导致不正确的转动常数、振动频率和扩散性质。这样的情况下，采用NVE比较安全。但是之后发展的Berdesen, Nose-Hoova的控温算法，对水分子的转动与扩散的影响是很小的，可以忽略。只有在用MD计算振动光谱的研究中才避免使用NVT。

这篇JCTC可以帮助你了解进一步的详情：Effects of Temperature Control Algorithms on Transport Properties and Kinetics in Molecular Dynamics Simulations
https://pubs.acs.org/doi/abs/10. ... ;journalCode=jctcce

阳光下的尘 · 发表于 Post on 2018-4-15 08:57:36

fhh2626 发表于 2018-4-15 03:42
平衡模拟几乎找不到用nve的理由，非平衡模拟用nve是为了避免控温器施加的力对动力学造成影响

原来是这样！

阳光下的尘 · 发表于 Post on 2018-4-15 08:58:20

ChemiAndy 发表于 2018-4-15 08:06
在你贴出的图片中，似乎作者的研究目标之一是水分子的动力学。分子模拟的早期发展的一些控温算法，比如Velo ...

谢谢您！！！！

xylz6188 · 发表于 Post on 2018-7-28 08:20:28

本帖最后由 xylz6188 于 2018-7-28 08:23 编辑

以我的经验来看，对一未知反应体系来说，做分子动力学应包含以下几个步骤：（1）在NVT系宗条件下进行退火模拟，温度范围你可以自定义，比如：300-900K；（2）体系密度确定，跑NVT；体系密度不确定NPT；（3）最后跑NVE，为什么要这样做呢？因为NVE系综是真正体系能量守恒的，这一点非常重要，其它情况我不是太了解，但对于做扩散模拟时极为有必要的。
但我在模拟的过程中发现，在进行最后的NVE模拟时，体系温度一直上升，从初始的298.15K，上升到1200多K，显然这是不正确的。初始我以为是我NPT模拟时间不够长，我把NPT模拟时间从2 ns提高到5 ns再进行NVE模拟，依然出现温度一直上升。到现在我依然没有弄清楚是怎么回事。小*虫上也有网友出现类似的现象。欢迎讨论交流，共同进步，若有解决办法还望赐教，谢谢！

sobereva · 发表于 Post on 2018-7-28 10:05:37

xylz6188 发表于 2018-7-28 08:20
以我的经验来看，对一未知反应体系来说，做分子动力学应包含以下几个步骤：（1）在NVT系宗条件下进行退火模 ...

非键作用误差，动力学积分精度，都会造成NVE过程能量不守恒

没有必要非得用NVE，用NVE反倒因为能量守恒性难以维持而容易带来麻烦。一般情况直接上NPT便可，若有特殊目的，等盒子尺寸稳定了可再切换到NVT。至于担心控温导致影响动力学行为而使得扩散问题研究不合理，那是对于诸如anderson之类热浴而言的，常用的berendsen、V-rescale都不用担心这个。

xylz6188 · 发表于 Post on 2018-7-28 10:35:58

sobereva 发表于 2018-7-28 10:05
非键作用误差，动力学积分精度，都会造成NVE过程能量不守恒

没有必要非得用NVE，用NVE反倒因为能量 ...

谢谢sob。学习了

vayne · 发表于 Post on 2020-6-11 09:09:51

xylz6188 发表于 2018-7-28 08:20
以我的经验来看，对一未知反应体系来说，做分子动力学应包含以下几个步骤：（1）在NVT系宗条件下进行退火模 ...

你好，请问NVE体系温度一直上升的问题你最后是如何解决的？我也遇见这个情况，但我跑NVE前用的是NVT控温。

k64_cc · 发表于 Post on 2020-6-11 11:32:44

vayne 发表于 2020-6-11 09:09
你好，请问NVE体系温度一直上升的问题你最后是如何解决的？我也遇见这个情况，但我跑NVE前用的是NVT控温 ...

切成双精度，减小deltaT，然后多做几组平行实验……

vayne · 发表于 Post on 2020-6-11 19:10:09

k64_cc 发表于 2020-6-11 11:32
切成双精度，减小deltaT，然后多做几组平行实验……

您好，谢谢您的回复，我才发现楼主用的是MS软件。我是采用lammps软件通过MP法计算石墨烯热导率，所以不是很懂您提到的“双精度、deltaT”。

xylz6188 · 发表于 Post on 2020-6-12 09:42:03

vayne 发表于 2020-6-11 09:09
你好，请问NVE体系温度一直上升的问题你最后是如何解决的？我也遇见这个情况，但我跑NVE前用的是NVT控温 ...

我现在基本不用NVE，sob老师已经说得很清楚。往上看

张张包 · 发表于 Post on 2022-5-6 22:39:46

sobereva 发表于 2018-7-28 10:05
非键作用误差，动力学积分精度，都会造成NVE过程能量不守恒

没有必要非得用NVE，用NVE反倒因为能量 ...

老师您好，请问对于密度未知的聚合物体系，是否先通过退火（NPT）找到能量最低的构象，再充分进行NPT的平衡相计算呢？

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