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LAMMPS 中 fix wall/lj126 的使用示例

2025-03-12 12:18:28

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ChatGPT生成

LAMMPS 中 fix wall/lj126 ,用于在模拟系统中引入 Lennard-Jones 12-6 型势能的硬壁(壁面势)。下面是对该命令的详细解释:


🧱 命令结构:

1
fix wall all wall/lj126 xlo EDGE 0.001 1.0 2.5 xhi EDGE 0.001 1.0 2.5

🔍 各部分参数含义:

部分 含义
fix wall fix ID,名称为 wall
all fix group-ID,表示对所有原子施加此 fix
wall/lj126 使用 12-6 Lennard-Jones 壁面势模型
xlo EDGE ... 在 x 方向的“最左边”设置一个 LJ 壁面
xhi EDGE ... 在 x 方向的“最右边”设置另一个 LJ 壁面

每个方向的参数格式如下:

1
<side> EDGE ε σ cutoff

🧮 参数解释(以 xlo EDGE 0.001 1.0 2.5 为例):

  • xlo:表示在 x 方向的 低端边界(负方向)施加墙壁
  • EDGE:表示墙壁位置就是 box 边界
  • 0.001:ε(epsilon),LJ 势的能量深度(越大排斥力越强)
  • 1.0:σ(sigma),LJ 势的“粒子直径”或最小势距
  • 2.5:截断半径(cutoff),超过这个距离后势能为零

xhi EDGE 0.001 1.0 2.5 是在 x 方向高端边界 放置了对称的另一面 LJ 壁。


🎯 总结作用:

这条命令会在 模拟盒子的 x 方向两端设置两个隐形墙壁,墙壁不会显示为原子,但它们会根据 Lennard-Jones 12-6 势给接近它们的粒子施加排斥力,从而防止粒子穿出边界。


📌 应用场景举例:

  • 模拟液体或气体在纳米孔道中流动时用来模拟“固壁”
  • 限定粒子只能在某一方向上移动(如 x 方向在两墙之间)

如你还想加上 y 或 z 方向的墙壁,可以在命令中继续添加:

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fix wall all wall/lj126 xlo EDGE ε σ rcut xhi EDGE ε σ rcut ylo EDGE ε σ rcut ...

⚠️ 补充说明:

🔹 EDGE 含义:

  • 代表墙的位置就是模拟盒子边界位置(即 xlo 是 box 中的 xloxhi 是 box 中的 xhi

🔹 其他方向默认行为:

  • 如果不指定 ylo/yhizlo/zhi,就 不会有墙
  • 不影响其他方向的边界条件(如 periodic、shrink-wrapped)

🧱 如果你想指定墙的位置而不是边界:

可以用 POSITION 代替 EDGE

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fix wall all wall/lj126 xlo 10.0 0.001 1.0 2.5 xhi 40.0 0.001 1.0 2.5

这表示在 x = 10 和 x = 40 设置墙,而不是 box 的边缘。