LAMMPS新型纳米隔热材料气相导热系数研究(8)
(2.24)
式(2.24)中， 为热浴温度，即所期望的温度； 为在t时刻的实时温度； 为模拟中所取的时间步长； 则为耦合参数，在一般的情况下， =0.4ps。
2.4.2 控压方法
下面只介绍一下Berendsen压浴法[6]
此方法与Berendsen热浴法相似，只不过系统是与一压浴相接触，从而调节压力在给定的值。其压力标因子为 ,则
(2.25)
式(2.25)中， 与 为耦合参数； 为系统所设定的压力而 在t时刻时的实时压力。
2.5 分子动力学模拟的边界条件与初始条件
2.5.1 边界条件
在分子动力学模拟中，为了使模拟简单，但又可以模拟比较多的原子。因此，在分子动力学模拟中可以使用周期性边界来作为边界条件。
如图2.1所示，图中9个小方格，其中阴影部分是选择的原胞，而它的周围则为它的镜像。当原胞中的粒子离开该单元而进入一侧的镜像单元时，镜像中的粒子将会从原胞的另一侧进入原胞。因此在模拟时，只需考虑原胞中的粒子，从而大幅度的减少了计算的工作量。注意，在设定原胞时，其边长必须大于粒子之间作用势的截断半径的两倍。
在分子动力学模拟中，除了有周期性边界外，还有非周期性边界。例如，当我们采用非周期性边界来考虑容积效应时，可以在所研究的重要部位加入非周期性的水分子环境，比如说，球形水环境以及层状水环境。
在分子力学或者分子动力学模拟中，为了加快模拟计算的速度，我们可以将所研究的体系分为三个区域：柔性区、约束区以及完全刚性区。可以以活性位点的重心为圆心分别定义以R1与R2为半径的球。
2.5.2 初始条件
在分子动力学模拟中，选择合理的初始位置与初始速度，可以使系统快速的达到平衡态的要求，从而减少计算次数，节约计算的时间。由于在模拟的过程中，系统的初始状态将被打乱，因此没有必要对初始条件定义十分的精确。在通常的情况下，对初始结构的选取有两种方法[5]：第一中是粒子在系统内随机的分布，这种方法比较简单，但是，它可能会使模拟盒内的粒子重叠或者太近，从而严重的影响系统的平衡。第二是按晶格结构排列，比如有面心立方结构（fcc）、体心立方结构(bcc)以及简单立方结构(sc)，如图2.2。对于初始速度的选取，一般选择高斯分布，这样有助于加快在模拟过程中系统的平衡和稳态时间。
图2.2 按晶格排列的三种结构
2.6 无量纲化
在分子动力学模拟中，对于所用的物理量，常常需要对它们进行无量纲化。因为无量纲处理可以有效的减小模拟过程中的误差。表2.1列出了一些物理量的无量纲转换公式。
表2.2 无量纲转换公式
简化物理量 转换式
3 大空间中氮气导热率的计算
统计物理是热物理学的微观描述方法，它以物质中的大量分子或原子为前提，通过统计的方法，将物体宏观性质看成是物体内部微观性质的平均效果，从而可以找出微观量与宏观量之间的关系，而统计力学则是体系微观行为与体系整体行为的热力学性质关联的纽带[5]。根据统计力学，如果一种模拟方法的计算时间有足够的长，那么模拟结束后所得到的平均值，可以认为该体系的热力学性质。