计算化学公社

标题: 求助：超临界二氧化碳控压相关问题 [打印本页]

作者
Author: liuxdhs 时间: 2021-6-6 16:49
标题: 求助：超临界二氧化碳控压相关问题
本帖最后由 liuxdhs 于 2021-6-6 16:57 编辑

各位老师们好，sob老师好！
之前在群里问sob老师，一直强调模拟超临界CO2应当使用NVT。但因为我的体系比较大，且是混合体系，参考文献中也使用NPT的，所以最终采用了NPT。我的体系控温控压是378K，180bar，处于超临界状态。在这一系列的尝试过程中，发现了一些问题，也比较疑惑，其中围绕着这些问题的核心还是压力波动的问题。sob老师在上课的时候一直强调压力的波动随着盒子大小的变化是非常正常的，体系越大，压力波动会倾向于越小。只有对应于宏观可观测的平均压力是有物理意义的。
之前也问过相关的问题，(http://bbs.keinsci.com/thread-23341-1-1.html)，感谢之前回答问题的各位老师！但还是想系统的对比一下，希望各位老师能够给予解答！非常感谢。

1、设定了盒子大小为6.8nm，1000个CO2，使用NVT，从298升温到378K使用了3200ps，体系计算了10ns。计算完体系的平均压力为179.66bar。
(, 下载次数 Times of downloads: 43) (, 下载次数 Times of downloads: 68) 查看体系的pressure.xvg文件，发现每1ps压力还是存在波动。
这里存在两个问题，
①使用NVT下前3200ps使用的是annealing的操作，这个过程是动态的，会影响之后的平均值吗？如果会影响，一开始的gen_temp就要设置成378K吗？
②使用NVT虽然说平均压力能够达到180bar，但是每1ps的压力存在波动，有时候超过180，有时候低于。特别是超临界流体这种体系，压力非常重要，如果低于设定的范围，怕会被质疑。
（这一点回归到了上面宏观观测的平均压力的问题）

2、我的体系是混合体系，在1的基础上我放了10条聚合物分子链，盒子大小时6.8nm，1000个CO2，10条聚合物分子链（4000多个原子），使用NVT，从298升温到378用了3350ps，体系计算了10ns。
但是此次计算完体系的平均压力为96.40bar。压力比第一个体系足足减小了一半，这是跟体系增加了原子有关吗？
(, 下载次数 Times of downloads: 43)
查看xvg文件，波动比体系1更加明显，甚至出现负值。
(, 下载次数 Times of downloads: 53)
疑惑与体系1中一样。
如果要模拟超临界流体体系一定要使用这种方法，那是不是要查看整个体系的压力呢？例如我要在180bar的条件，我要将聚合物放在二氧化碳中，然后计算完查看NVT的压力为180bar才行？

3、①使用NPT计算了混合体系，前面有平衡驰豫过程，然后直接设置gen_temp为378K，使用Berendsen控压，ref_p为180.0bar，tau_p为5.0。平均压力为178.93bar，每0.5ps压力存在波动。
②使用NPT计算了混合体系，前面有平衡驰豫过程，然后直接设置gen_temp为378K，使用Berendsen控压，ref_p为180.0bar，tau_p为10.0。平均压力为178.93bar，每0.5ps压力存在波动。
① (, 下载次数 Times of downloads: 47) (, 下载次数 Times of downloads: 53)
② (, 下载次数 Times of downloads: 48) (, 下载次数 Times of downloads: 50)
这两个体系是查看tau_p对于控压的影响。为什么会这样做，因为之前试过体系的tau_p设成0.5，出现了lincs报错，所以查看这个对于体系的控压的影响。引用sob老师之前的回答，如下，
tau-p大则控压效果弱，盒子波动程度没那么剧烈。tau-p较小可能导致盒子尺寸变化剧烈，相应地原子坐标被较大幅度地scale，容易导致LINCS约束算法没法正常约束而报错

4、使用NPT计算了混合体系，前面有平衡驰豫过程，然后直接设置gen_temp为378K，使用Parrinello-Rahman控压（参考文献很多都这样做），ref_p为180.0bar，tau_p设定为0.5。平均压力为183.38bar，每1ps压力存在波动，波动比Berendsen控压更加厉害。所以也就不明白参考文献为什么要这样做了（可能PR会更真实，Berendsen会过于理想？）。
(, 下载次数 Times of downloads: 54)
(, 下载次数 Times of downloads: 70)

以上就是我的问题，问题的核心还是在那个平均压力与每一帧压力在超临界流体这种体系中的使用，可能理解得非常粗浅与有点钻牛角尖了，但还是存在一些疑惑，希望各位老师能够给予解答，非常感谢。

作者
Author: 高处裹棉被 时间: 2022-4-28 18:49
本帖最后由高处裹棉被于 2022-4-28 23:19 编辑

楼主好，我最近也在进行相关方向的聚合物体系加SCCO2的模拟研究，也有查到参考文献最后用NPT系综，想请问对于这个超临界态下压力波动较大的问题最终是如何解决的？

另外请问这种混合体系的情况下，NVT下平衡完CO2后再加聚合物体系压力还是会大幅改变是不是只能再用NPT控压？

或者为了再次达到想要的压力，在体系温度达到平衡的前提下，从中抽出压力最接近设定值的一帧在这基础上用NVT？

谢谢了

作者
Author: liuxdhs 时间: 2022-4-29 09:32

高处裹棉被发表于 2022-4-28 18:49
楼主好，我最近也在进行相关方向的聚合物体系加SCCO2的模拟研究，也有查到参考文献最后用NPT系综，想请问对 ...

我也发过邮件去问参考文献的作者，并且之前看过sob老师关于模拟体系是否达到平衡的文章，按道理来说最后平均压力达到我们所设定的值，一般都是符合要求的了。当然，最后我收集数据的控压设定使用了PR控压。
之前我也有这样的疑问，也请教了sob老师，做scCO2的相关模拟要使用NPT方式，NVT没有设定压力设置就不能控制压力了。

作者
Author: 高处裹棉被 时间: 2022-4-29 09:51

liuxdhs 发表于 2022-4-29 09:32
我也发过邮件去问参考文献的作者，并且之前看过sob老师关于模拟体系是否达到平衡的文章，按道理来说最后 ...

感谢楼主解答，NVT确实不好控压，我先用NPT系综进行尝试

作者
Author: 高处裹棉被 时间: 2022-11-7 10:23

liuxdhs 发表于 2022-4-29 09:32
我也发过邮件去问参考文献的作者，并且之前看过sob老师关于模拟体系是否达到平衡的文章，按道理来说最后 ...

作者大大您好，我最近在用NPT系综进行含超临界CO2的混合体系模拟时遇到点问题，我想请问下你是如何设置等温可压缩系数的，我之前一直用默认的水的可压缩系数，但我发现这样做法有点问题

谢谢楼主解答

作者
Author: liuxdhs 时间: 2022-11-8 09:23

高处裹棉被发表于 2022-11-7 10:23
作者大大您好，我最近在用NPT系综进行含超临界CO2的混合体系模拟时遇到点问题，我想请问下你是如何设置等 ...

你说说是什么问题呢

作者
Author: 高处裹棉被 时间: 2022-11-8 16:04
本帖最后由高处裹棉被于 2022-11-9 14:12 编辑

liuxdhs 发表于 2022-11-8 09:23
你说说是什么问题呢

谢谢楼主回答，我做混合体系模拟时发现与实验组的趋势对不上，于是最近在测试纯超临界CO2体系，对临界点以上的密度进行模拟，例如EPM2模型，并按照文献的条件值进行复现，

但发现一直很难对的上，我尝试增大可压缩系数一个数量级，结果变化很小，再增大的话，体系会直接崩溃，所以想问下楼主之前测试过纯SCCO2盒子吗，能借鉴下mdp文件里的参数设置？

以下是我自己在用的设置文件

作者
Author: 筛石灰 时间: 2023-10-20 22:04

高处裹棉被发表于 2022-11-8 16:04
谢谢楼主回答，我做混合体系模拟时发现与实验组的趋势对不上，于是最近在测试纯超临界CO2体系，对临界点 ...

请问您现在解决了吗

作者
Author: 高处裹棉被 时间: 2023-10-25 19:02

筛石灰发表于 2023-10-20 22:04
请问您现在解决了吗

用了论坛里给的TraPPE力场包解决了

作者
Author: xishaofan 时间: 2024-9-3 10:53

liuxdhs 发表于 2022-4-29 09:32
我也发过邮件去问参考文献的作者，并且之前看过sob老师关于模拟体系是否达到平衡的文章，按道理来说最后 ...

你好，请问一下，对于超临界二氧化碳体系模拟时，你的NPT系综中等温可压缩系数设置的多少

作者
Author: liuxdhs 时间: 2024-9-3 16:14

xishaofan 发表于 2024-9-3 10:53
你好，请问一下，对于超临界二氧化碳体系模拟时，你的NPT系综中等温可压缩系数设置的多少

4.5e-5

作者
Author: xishaofan 时间: 2024-9-20 21:56

liuxdhs 发表于 2024-9-3 16:14
4.5e-5

谢谢回复

作者
Author: 杨星元 时间: 2025-1-13 20:51

liuxdhs 发表于 2022-4-29 09:32
我也发过邮件去问参考文献的作者，并且之前看过sob老师关于模拟体系是否达到平衡的文章，按道理来说最后 ...

您好，请问您在做CO2模拟的时候有出现过Fix rigid : Bad principle moments错误吗，请问是怎么解决的，我的系综设置成rigid/nvt/small就会有这个问题

作者
Author: liuxdhs 时间: 2025-1-13 22:02

杨星元发表于 2025-1-13 20:51
您好，请问您在做CO2模拟的时候有出现过Fix rigid : Bad principle moments错误吗，请问是怎么解决的，我 ...

没有用过这样的系综，做超临界控压需要用npt

作者
Author: thor 时间: 2025-4-30 11:09

杨星元发表于 2025-1-13 20:51
您好，请问您在做CO2模拟的时候有出现过Fix rigid : Bad principle moments错误吗，请问是怎么解决的，我 ...

这个刚体命令和能量最小化冲突

欢迎光临计算化学公社 (http://ccc.keinsci.com/)