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软件信息

软件名称: Crystal MD
发表日期: 2016-12-07
软件描述: Crystal MD分子动力学模拟软件适用于金属材料的微观结构演化研究,由中国科学院计算机网络信息中心、中国原子能科学研究院、北京科技大学和中国科学院计算技术研究所联合开发。Crystal MD在实现分子动力学模拟的基本功能的同时,空间规模可以达到10^12原子尺度,可以扩展到10万处理器核。
软件类型:
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软件详述:

 

             Crystal MD使用说明

1.   输入文件格式

输入文件名:input,下图以金属模拟为例,介绍输入文件中个参数含义:

图1 输入文件格式

Crystal MD的输入文件必须要以BCC_MD_SIMULATION_INPUT作为首行的文本

phasespace:模拟规模设置。共有3个参数输入,代表3维坐标下,每个维度的晶格数目

cutoffRadius:截断半径设置。用于程序内进行分子动力学模拟计算作用力时使用,分子只计算处于其截断半径以内的其他分子与其的作用力。

latticeconst:晶格常数。代表单晶格的边长。

createphase:温度环境设置,以及播撒速度生成随机种子。共有2个参数输入,第一个代表模拟初始的温度设置,第二个代表程序自动生成速度时使用的随机数种子。

potential_file:势函数文件。Crystal MD中采用EAM势函数进行作用力的计算,第一个参数设置势函数文件的格式,第二个参数设置势函数文件名。其中文件格式使用DYNAMO格式的文件输入。

collision_step:用于级联碰撞模拟。共有8个参数输入,第一个参数代表发生级联碰撞的时间步,第2-4个参数表示发生碰撞的晶格全局坐标,第五个参数表示在BCC晶格模拟时,发生碰撞的晶格位置,0代表晶格点,1代表体心晶格点,第6-8个参数表示发生碰撞位置的原子速度。

timesteps:表示分子动力学模拟的时间步数。

output_step:输出时间步。每隔output_step时间步进行一次结果输出。

2.   计算参数说明

表1  计算参数

参数名

参数大小

参数解释

amuInKilograms

1.660538921e-27

每千克amu

fsInSeconds

1.0e-15

1fs=10^-15s

AngsInMeters

1.0e-10

每米的Ang

eVInJoules

1.602176565e-19  

每焦耳的能量(eV)

hartreeToEv

27.21138505

Hartrees势与eV

bohrToAngs

0.52917721092

原子单位埃

3.   模拟过程说明

                 3.1 建立MPI拓扑

        程序开始阶段,根据用户所使用的机器和输入,确定进程数,进行进程间MPI拓扑的划分。

 

 

 

 

 

 

 

图2  建立MPI拓扑

        输出显示了使用的进程数,划分后的MPI拓扑结构,以及当前进程号

               3.2 创建原子

模拟计算开始前,先根据输入文件中的晶格数(phasespace)、温度和随机数种子(createphase)进行原子id、坐标、速度的生成

图3  创建原子

               3.3 开始模拟

创建原子后,进入模拟阶段,单步模拟步长由计算参数中给出,模拟时间步由输入文件中确定。

图4  开始模拟

               3.4 通信过程

计算作用力前后,进程间都需要进行通信交换信息。

图5  通信过程

              3.5 模拟结束

    模拟完成后,屏幕输出模拟所消耗的计算时间和通信时间,以及进行输出文件的输出。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                    图6  模拟结束

4.   输出文件格式

输出文件名:dump_*.atom

其中*代表输出的进程号,具体输出信息如下:

图7  输出文件格式

第一列表示原子ID信息

第二至四列表示原子坐标信息。

 

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