Молекулярно-динамическое моделирование метастабильных фазовых состояний. Термодинамические свойства леннард-джонсовской системы

Аннотация

Методом молекулярной динамики рассчитаны давление, внутренняя энергия и изохорная теп-лоемкость для 209 состояний леннард-джонсовской системы в интервале температур 0.35 ? kBT/? ? 2.0 и плотностей 0.001 ? ??3 ? 1.2. Полученный массив данных, наряду со стабильными состояниями, включа-ет и однородные метастабильные (пересыщенный пар, перегретая и переохлажденная жидкость, пе-регретый кристалл). По данным моделирования построены термическое и калорическое уравнения со-стояния. Аппроксимированы спинодали пересыщенного пара и перегретой жидкости. В стабильной области полученные данные сопоставляются с результатами предшествующих работ. Для достижения требуемой точности рассчитываемых свойств усреднение микроскопических аналогов функций дина-мических переменных проводилось по 5?105 шагам интегрирования уравнений движения при модели-ровании конденсированных состояний и по (1-4)?106 шагам при исследовании газовой фазы. В одно-процессорном режиме моделирование одного состояния жидкости и кристалла составляло от 300 до 900 мин. Моделирование на системе из 64 процессоров при эффективности алгоритма ? 0.5 сокращало время расчета примерно в 30 раз.