Введение
1. Обзор методов и технологий моделирования сильновзаимодействующих систем 1 і
1.1. Области применения молекулярно-динамического моделирования 11
1.2. Теоретические основы метода молекулярной динамики 12
1.2.1. Компьютерное моделирование методом частиц 12
1.2.2. Пространственные и временные масштабы 13
1.23. Системы с корреляциями 14
1.2.4. Критерии дискретизации уравнений движения 16
1.2.5. Особенности МД-моделирования сильновзаимодействующих расплавов 17
1.3. Другие методы численного моделирования многочастичных систем 19
1.3Л. Метод Кара-Паринелло 19
1.3.2. Метод Монте-Карло 21
13,3. Применение полимерной модели к исследованию оксидов 22
1.4. Модели расплавов с разными потенциалами 24
1.5. Технологии повышения производительности вычислительного эксперимента 28
1.6. Обзор технологий, используемых в информационно-исследовательских системах 29
1.7. Выводы 32
2, Математические модели сильновзаимодействующих расплавов 33
2.1. Система математических моделей ИИС «Шлаковые расплавы» 33
2.2. Молекулярно-динамичеекая модель 38
2,2.L Начальные и граничные условия 38
2.2.1- Фазы эксперимента 42
2.2,2. Моделирование процесса нагревания/охлаждения 44
2,3- Ионно-ковалентная модель межчастичного взаимодействия 45
23. 1. Модель ковалентных связей 45
2.3.1.1, Элементарные структурные группировки (ЭСГ) 45
2.3.1.2. Расчет потенциала в ионпо-ковалентном приблилсепии 48
2.3Л.3. Силовые функции и потенциальная энергия системы 53
2,3.2, Модель близкодействия 58
2.3-3. Модель дальнодействия 59
2.3.3.1. Алгоритм Эвальда 59
2.3.3.2. Определение параметров модели дальнодействия 68
2.3-3.3. Вычислительная сложность алгоритма Эвальда 71
2,4, Модель распределенных вычислителей 72
2-5- Выводы 75
3. Система молекулярно-динамического моделирования 76
3-1- Структура ИИС «Шлаковые расплавы» 76
3.2. Реализация молекулярнодинамической модели 80
3.2.1. Структура базовых классов . 80
3.2.2. Структура и документация классов приложения МД 80
3-2-3. Алгоритм процесса молекулярно-динамического моделирования 85
3.3. Реализация ионно-ковалентной модели 85
3,3-1- Диаграмма классов ИКМ 85
3,3.2. Организация вычислений взаимодействий в модели близкодействия 92
3.4. Распределенное МД моделирование 93
3.4.1. Схема расчетов потенциалов и сил взаимодействия на одном вычислителе 95
3.4.2. Параллельный расчет потенциалов и сил взаимодействия 96
3 A3. Структура классов распределенного МД моделирования 98
3-5. Выводы 102
4, Результаты моделирования 103
4.1. Параметры молекулярно-динамической модели 103
4.2. Параметры ионно-ковалентной модели 107
4-2-1- Параметры модели близкодействия 108
4.2.2. Параметры процедуры Эвальда 109
4-3. Сравнение результатов моделирования в локальном и распределенных вариантах 111
4.4, Моделирование системы А12О3-Са0 113
4.4-1- Анализ потенциальных функций в ионной и ионно-ковалентной моделях 114
4-4-2, Параметры молекулярно-динамической модели 116
4-4-3- Энергетика системы 117
4.4А Термодинамические свойства 119
4-4,5- Транспортные свойства 122
4-5. Выводы 129
Заключение 131
Список использованных источников
