NPT系综下应用ABEEM-7P水分子模型对水的动力学模拟

发布时间：2017-08-20 10:23

  本文关键词：NPT系综下应用ABEEM-7P水分子模型对水的动力学模拟

  更多相关文章： ABEEM-7P 液态水 分子动力学模拟 压力弛豫时间 密度

【摘要】：应用ABEEM-7P水分子模型,对包含216个和500个水分子的液态水体系,采用周期性边界条件,在NVT和NPT系综下,进行分子动力学模拟。研究了不同的NVT、NPT系综运行时间;相同的温度弛豫时间τT=0.01 ps,不同的压力弛豫时间τP;不同水分子中,氧原子上的孤对电子与氢原子间的距离,小于何值时开始形成氢键,对分子动力学模拟的影响。通过分析,发现NVT系综的运行时间为500 ps时,模拟的动力学性质同实验值的偏差较小,且计算速度较快。当τT=0.01 ps时,τP较大或较小时,动力学性质的偏差较大。不同水分子中,O原子上的lp电子和H原子间的距离,在小于1.8?开始形成氢键时,此时模拟值优于1.9~2.3?模拟值,且同实验值相比偏差较小。因此,对包含216个和500个水分子的液态水体系,进行动力学模拟时,τP选为0.05 ps~5 ps。不同水分子里,O原子上的lp电子和H原子间的距离,在小于1.8?时开始形成氢键。应用以上研究结果,分析了216和500个水分子,在260 K~310 K不同温度范围内,相同的τT不同的τP下,NPT系综的一些动力学性质,如密度、压力、温度和偶极矩等,以及这些性质与温度的依赖关系。分析结果显示,216个水分子在τP=0.5 ps、500个水分子在τP=5.0 ps,密度随温度的变动同实验值最接近。当τP=0.05 ps和0.1 ps时,216和500个水分子压力平均值,同目标压力偏差较小且在1 atm附近变动。随着τP增大,偶极矩值逐渐增加,216个水分子大于500个水分子的偶极矩平均值。216个水分子的动力学性质,整体要好于500个水分子的结果,原因待查。为进一步体现ABEEM-7P浮动电荷模型的优势,我们在AMBER固定电荷力场下,进行分子动力学模拟。分析了AMBER固定电荷力场下,包含216个和500个水分子的液态水体系的动力学性质,并将结果同ABEEM-7P模型进行对比。分析结果显示,ABEEM-7P模型下,216和500个水分子的动力性质,随温度的变化关系,尤其是密度随温度的变化,同实验值的变动相似,明显优于AMBER力场的变化趋势。以上研究,为以后深入精细地研究水分子体系提供参考。
【关键词】：ABEEM-7P 液态水 分子动力学模拟 压力弛豫时间 密度
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O561
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-10
• 1 基础理论10-19
• 1.1 分子力场10-13
• 1.1.1 分子力场概述10
• 1.1.2 分子力场中所有作用项的一般形式10-13
• 1.2 ABEEM-7P水分子模型13-15
• 1.2.1 ABEEM-7P水分子模型概述13-14
• 1.2.2 ABEEM-7P水分子模型总能量14-15
• 1.3 分子动力学模拟15-19
• 1.3.1 分子动力学模拟原理简介15-16
• 1.3.2 周期性边界条件16-17
• 1.3.3 截断半径与最近镜像17-19
• 2 ABEEM-7P模型下水分子的动力学模拟19-39
• 2.1 分子动力学模拟细节19
• 2.2 不同条件对NPT系综下水分子动力学模拟性质的影响19-31
• 2.2.1 不同NVT系综运行时间的影响19-20
• 2.2.2 不同压力弛豫时间P? 的影响20-21
• 2.2.3 氧原子上孤对电子和氢原子开始形成氢键距离的影响21-31
• 2.3 NPT系综下不同温度、模拟时间和压力弛豫时间的动力学模拟31-38
• 2.3.1 216个水分子的动力学性质随温度的变化31-34
• 2.3.2 500个水分子的动力学性质随温度的变化34-38
• 2.4 小结38-39
• 3 ABEEM力场和AMBER力场的比较39-46
• 3.1 216个水分子动力学性质的比较39-41
• 3.2 500个水分子动力学性质的比较41-44
• 3.3 小结44-46
• 结论46-47
• 参考文献47-49
• 致谢49

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本文编号：706085