计算机代码LAMMS手册中文解析

1、LAMMP手S册-中文解析一、简介本局部大至介绍了 LAMMP的S 一些功能和缺陷。1 . 什么是LAMMPSLAMMP是S 一个经典的分子动力学代码，他可以模拟液体中的粒子，固体和汽体的系综。他 可以采用不同的力场和边界条件来模拟全原子，聚合物，生物，金属，粒状和粗料化体系。LAMMP可S以计算的体系小至几个粒子，大到上百万甚至是上亿个粒子。LAMMP可S以在单个处理器的台式机和笔记本本上运行且有较高的计算效率，但是它是专门为并行计算机设计的。他可以在任何一个按装了C+编译器和MPI的平台上运算，这其中当然包括分布式和共享式并行机和Beowulf型的集群机。LAMMPS是一可以修改和扩展的计

2、算程序，比方，可以加上一些新的力场，原子模型，边界条件和诊断功能等。通常意义上来讲，LAMMP是S根据不同的边界条件和初始条件对通过短程和长程力相互作用的分子，原子和宏观粒子集合对它们的牛顿运动方程进行积分。高效率计算的LAMMPS通过采用相邻清单来跟踪他们邻近的粒子。这些清单是根据粒子间的短程互拆力的大小进行优化过的，目的是防止局部粒子密度过高。在并行机上，LAMMP采S用的是空间分解技术 来分配模拟的区域，把整个模拟空间分成较小的三维小空间，其中每一个小空间可以分配在一个处理器上。各个处理器之间相互通信并且存储每一个小空间边界上的ghost 原子的信息。LAMMPS并行情况在模拟3维矩行盒

3、子并且具有近均一密度的体系时效率最高。2 . LAMMP的S功能总体功能：可以串行和并行计算 分布式MPI策略模拟空间的分解并行机制 开源高移植性C+语言编写MPI和单处理器串行FFT的可选性(自定义)可以方便的为之扩展上新特征和功能只需一个输入脚本就可运行有定义和使用变量和方程完备语法规那么在运行过程中循环的控制都有严格的规那么 只要一个输入脚本试就可以同时实现一个或多个模拟任务粒子和模拟的类型：(atom style命令)原子粗粒化粒子全原子聚合物，有机分子，蛋白质，DNA联合原子聚合物或有机分子金属粒子材料粗粒化介观模型延伸球形与椭圆形粒子点偶极粒子刚性粒子所有上面的杂化类型力场：(命令

4、： pair style, bond style, an gle style, dihedral style, improper style, kspace style )对 相互作 用势：L-J, Buck in gham, Morse, Yukawa, soft, class2(COMPASS), tabulated. 带点对相互作用势：Coulombic, poi nt-dipole.多体作用 EAM, Fi nni s/Si nclair EAM, modified EAM(MEAM), Stilli nger-Weber,Tersoff, AIREBO, ReaxFF粗粒化作用势：D

5、PD, GayBerne, Resquared, Colloidal, DLVO介观作用势：granu lar, Perid yn amics键角势能:harmo nic, CHARMM, cos ine, cosi ne/squared, class2(COMPASS)二面角势能：不合理势能:聚合物势能:harmo nic, CHARMM, multi-harmo ni c, helix, OPLS, class2(COMPASS)harmo nic, CVFF, class2(COMPASS)all-atom, un ited-atom, bead-spri ng, breakable水势

6、能：TIP3P， TIP4P，SPC隐式溶剂势能：hydrodynamic lubrication, Debye长程库伦与分散：Ewald, PPPM, Ewald/N 针对长程 L-J作用可以有与普适化力场如 CHARM , MAMBE , R OPLS , GROMAC相S兼容的力场可以采用GPU加速的成对类型杂化势能函数：multiple pair, bond, angle, dihedral, improper potentials 多对势能处于更高的优先级 原子创立：命 令：read data, lattice, create-atoms, delete-atoms, displac

7、e-atoms, replicate 从文件中读入各个原子的坐标在一个或多个晶格中创立原子删除几何或逻辑原子基团复制已存在的原子屡次替换原子系综，约束条件，边界条件：命令：fix二维和三维体系正角或非正角模拟空间常 NVE , NVT , NPT , NPH 积分器原子基团与几何区域可选择不同的温度控制器模拟合子的有Nose/Hoover和Berendsen压力控制器来控制体系的压力任一维度上变形扭曲与剪切简谐( unbrella ) 束缚力 刚体约束 摇摆键与键角约束 各种边界环境非平行太分子动力学 NEMD 各种附加边界条件和约束积分器：Velocity-verlet 积分器Brown 积

8、分器rRESPA 继承时间延化积分器 刚体积分器 共轭梯度或最束下降算法能量最小化器 输出：dump 文 件( 命令： dump, restart ) 热力学信息日志 原子坐标，速度和其它原子量信息的文本 二进制重启文件 各原子量包括：能量，压力，中心对称参CAN等数， 用户自定义系统宽度或各原子的计算信息 每个原子的时间与空间平均 系统宽量的时间平均原子图像， XYZ, XTC , DCD , CFG格式数据的前处理与后处理：包里提供了一系列的前处理与后处理工具另外，可以使用独立发行的工具组 ，它可以进行LAMMP模S拟的设置，分析，作图和可 视化工作。特别功能：实时的可视化与交互式 MD模

9、拟与有限元方法结合进行原子-连续体模拟在POEM库S中提供了刚体积分工具并行裉火并行复制动力学对低密度液体直接使用 MC模拟Peridynamic介观建模目标型与无目标型分子动力学双温度电子模型LAMMP不S具备的功能：由于LAMMP是S对牛顿运动方程积分的工具，所以很多必要的数据前处理与后处理功能 是LAMMP核S心不具备的。 其原因为：保证LAMMP的S小巧性前处理与后处理不能进行并行运算这些功能可以有其它工具来完成原代码开发的局限性特别地，LAMMP不S能: 通过图形用户界面来工作创立分子体系自动的加上力场系数为MD模拟提供智能化的数据分析MD的可视化为输出数据作图我们需要为LAMMP输

10、S入一系列的原子类型，原子坐标，分子拓朴信息和所有原子与键 的力场参数。LAMMP不S会自动的为我们创立分子体系与力场参数。对与原子体系，LAMMP提S供了 creat-atoms命令来为固态晶格加上原子。可以能过paircoeff,bond coeff, angle coeff等命来加上小数目的力场参数。 对于分子体系或更复杂 的模拟体系， 我们通常会用其它工具来创立或者是转换LAMMPS输出文件来做到这些事情。有的还会写一些自已的代码来完成这项任务。对于一个复杂的分子体系如，蛋白质，我们需要为之提供上面个拓朴信息与力场参数。 所以我们建议用CHARM或M AMBER或其它的分子建模器来完成

11、这些任务， 并把之输到一个 文件中去。然后，改变其格式以到达 LAMMP所S允许的输入格式。同样，LAMMP的S输出文件是一种简单的文本格式，我们也可以通过其它的工具来换专 这些格式。我们可以用以下几个软件来完成高质量的可视工作：VMDAtomEyePymolRaster3dRasMol最后要说一下的是，以下这些也是自由分子动力学包，它们大多数是并行的，可能也适合来完成你的研究工作，当然也可以与LAMMP联S合起来使用以完成模拟工作。CHARMMAMBERNAMDNWCHEMDL_POLYTin kerCHARM，MAMBE，R NAM，D NWCHE，MTinker是专们用于模拟生物分子的。

12、二、开始本局部主要描述如何创立和运行 LAMMP。S1 在LAMMP发S行包理含有：READMELICENSEBench :测式任务Doc :文本Examples :简单的测试任务Potentials :嵌入原子方法与力场文件Src :源代码Tools:前处理与后处理工具假设你下载的是 windows可执行文件的话，你里面只有一个文件并行与非并行两种2.编译 LAMMPS之前的工作：编译LAMMPS不是一个繁琐的工作。首先你可能要写一个makefile文件，里面要选择编译 器,附加的一些将要用到的库等。事先装上MPI或FFT等库。编译出一个可执行 LAMMP : S在SRC目录里头含有C+源文

13、件和头文件。当然也包括一个高水平的 Makefile，在MAKE目录里头有几个低水平的 Makefile.*files分别适有不同的平台。进入 SRC目录，输入make或 gmake，你将会看到一列的可选项。假设其中有一种符合你的机器，你可以输入像下面一样的命令：Make linuxGmake mac注意，在一个多处理器或多核处理器的平台上你可以进行平行编译，在make命令中使用“ -j选项就可以，这样编译起来会更快一些。在此过程中不发生错误的话，你可以得到一个类似于lmp-linux的可执行文件。在编译过程当中将会发生的常见错误:(1) 如果编译过程当中发生错误，并提示不能找到一个含有通配符

14、*为名的文件的话，说 明你机器上的 make器允许makefile中使用通配符。 那就偿式使用gmake。女口还 不行的话，就试试参加-f选项，用作为make对像。如：Make makelistMake - f linuxGmake f mac(2) 当你使用低水平的 makefile时，可能由于对机器的设置不正确，会导致一些错误。假设你的平台叫“ foo ,的话，你将要在MAKE目录中创立一个。使用任何一个与你机 器 相近的文件作为开始总是一个不错的选择。(3) 如你在链接的时候出现库丧失或少了依赖关系的话，可能是由于：你编译的包需要一个附加的库，但却没有事先编译需要的package lib

15、aray.你要链接的库在你的系统中不存在没有连接到必要的系统库后两种问题出现，你就需要修改你的低水平编辑一个新的低水平：(1 )在#后的句子中，替换foo，不管你写成什么，这一行将会出现在屏幕上，如果 你只输入make命令的话。(2)在complier/linker settings 局部为你的C+编译器列出编译器与链接器的设置,包括优化符号。你可以在任何UNIX系统中使用G+编译器。当然你也可 以用MPICC ,如果你的系统中安装了 MPI的话如过在编译过程当中需要符加的库的话，你必需在LIB变量中列出来。DEPFLAGS设置可以让C+编译器创立一个源文件的依赖关系列表，当源文件或头文件 改

16、 变的时候可以加快编译速度。有些编译器不能创立依赖关系列表，或者你可以用选 项一D来 实现。G+可以使用-D。如果你的编译器不能创立依赖关系文件的话，那么你 就需要创 建一个来与它用一系列的不需要依赖文件的规划相对应。3“ system-specific settings 局部有四个小局部：A LMP INC变量，包括一些与系统相关的条件选项。B 3个MPI变量用于指定 MPI库。如你要进行并行计算的话，那么你必须在你的平台上安上MPI库。如你想用 MPI内置C+编译器的话，你可以让这三个变量空着，如你不用MPICC的话，那么，你要指定MPINC文件在哪，MPIMPI_PATH库在哪，还有库名

17、MPI_LIB.如果你想自已安装 MPI的话，我们建议用或。LAMM PI也可以。如果我的是大平始的话， 你的供应商已经为你装上了MPI，其可能比MPICH或LAM更快，你可以把找出来并与之链接。如你用LAM或MPICH，你必需要设置他并编译他使之适合你的平台。如果你想在单处理器的机器上运行的话，你可以用STIBS库，这样你就可以不用在你 的系统中安装MPI库。防照，看是如果设置这三个变量的。当然你在编译LAMMP之S前你必需创立STUBS库。在STUBS目录中，输入make，不出错的话你将会得到一个文件 可 供链接到LAMMP。S当出错，你那么要修改 STUBS下的MAKEFILE。STUB

18、S有/ 一个 CPU计时器 MPI_Wtime可以调用 gettimeofday.如你的系统不支持 gettimeofday，那么你就要插入一句代码来调用另一个计时器，要注意的是， clock函数在一个小时之后会归 0,所以对于一个长时间的 LAMMP模S拟来说这是不够用的C FTT变量用于指定FFT库，当要用到kspace-style命令来计算长程库伦作用时使用 PPPM 选项时要用到。要使用此选项，你必须要在你的机器上安装一个一维的FFT库。可以能过开关一DFFTXXX来指定，其中XXX=INTE，L DEC，SGI，SCSL，或FFTW。没有方法的情况下可以 用供应商提供的库。FFTW是

19、一个快速的，可移植性的库，它可以在任何一个平台上 运行。最好本。编译FFTW库时只要用./configure;make就可以。不任你是用哪一种 FFT 库，你都要在中正确的设置咱们的FFT_INC,FFT_PATH,FFT_LI。B当然，你如果不用PPPM的话，你将没有必要安装FFT库。这种情况下，你可以把FFT_INC 设成-DFFT-NONE并让其它几个变量空着。你也可以在编译 LAMMP时S把KSPACE包剔 除。D几个SYSLIB和SYSPATH变量你可以忽略，除非你在编译LAMMPS时其中有一个或几个包要用到附加的系统库。所有这些包都的的名称都将会是SYSLIB和SYSPATH变量的前辍。SYSLIB变量将列出系统库。SYSPATH那么是路径，只有当这些库为非默认路径 时才有设定。最后，当你正确的写好了和预编译好了所有的其它库MPI,FFT,包库等之后，你只要在SRC目录下输入下面其中一个命令就可以了Make fooGmake foo不出意外，你将会得到lmp_foo的可执行文件。附加建义1为多平台编译 LAMMPS你可以在同一个SRC目录下为多平台编译LAMMP o S每一个目标都有他自已的目标路径，Obj_name用于存贮指定系统的目标文件。2清理输入 make clear-