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压力耦合方法

pcoupl

no: 无压力耦合,这意味着固定的盒子大小。

Berendsen: 具有时间常数 tau-p 的指数松弛压力耦合。每个 nstpcouple 步骤都会缩放 box。这个恒压器不能产生正确的热力学系综;包含它只是为了能够重现以前的运行,我们强烈建议不要将其用于新的模拟。

Berendsen控压技术,与它的控温思路是一样的,加入一个耦合参数控制压力变化速度

基于位力定理压强P~位置r

通过耦合参数,调整压缩系数,

再通过压缩系数调整r,就是原子的位置,

该方法对于P控制不够精确,不能产生正确的NPT,所以相比控温可用,控压尽量不用

该方法只适合用于预平衡


C-rescale: 具有时间常数 tau-p 的指数松弛压力耦合,包括一个随机项以强制执行正确的体积波动。每个 nstpcouple 步骤都会缩放 box。它可以用于平衡和最终模拟,但目前不能用于完全各向异性的耦合。

C-rescale控压技术与Bussi-Parinello-velocity rescaling热浴思路类似

具有时间常数 tau-p 的指数松弛压力耦合,

包括一个随机项以强制执行正确的体积波动

每个控压步骤都会缩放盒子,它可以用于平衡和最终模拟


Parrinello-Rahman: 扩展系综压力耦合,其中 box 向量服从运动方程。原子的运动方程与此耦合。不会发生瞬时缩放。

对于 Nose-Hoover 温度耦合,时间常数 tau-p 是平衡时压力波动的周期。当您希望在数据采集期间应用压力缩放时,这可能是一种更好的方法,但请注意,如果您换到了不同的压力,可能会出现非常大的振荡。

对于需要精确涨落的NPT系综的模拟,或者如果压力耦合时间非常短,该方法可能不合适,因为在GROMACS实施的某些步骤中,使用了前一个时间步的压力来计算当前时间步压力。

Parrinello-Rahman控压技术与Nosé-Hoover热浴思路类似,容易振荡,所以没有办法用,只能在平衡后的采样中


MTTK: Martyna-Tuckerman-Tobias-Klein 实现,仅适用于 integrator=md-vv 或 integrator=md-vv-avek,与 Parrinello Rahman 非常相似。对于 Nose-Hoover 温度耦合,时间常数 tau-p 是平衡时压力波动的周期。当您希望在数据采集期间应用压力缩放时,这可能是一种更好的方法,但请注意,如果您从不同的压力开始,可能会出现非常大的振荡。目前(从版本5.1开始),它只支持各向同性缩放,并且只在没有约束的情况下工作。


预平衡

控温:Berendsen热浴/v-rescale热浴

控压:Berendsen控压/C-rescale控压


采样

控温:Nosé-Hoover热浴/v-rescale热浴

控压:Parrinello-Rahman控压/C-rescale控压


pcoupltype

指定所用压力耦合的各向同性类型。每种类型取一个或多个 compressibility(可压缩性)和 ref-p 。tau-p 仅允许一个值。

isotropic: 时间常数为 tau-p 的各向同性压力耦合。compressibility 和 ref-p 各需要一个值。

semiisotropic: 在 x 和 y 方向上各向同性但在 z 方向上不同的压力耦合。这对于膜模拟是有用的。对于 x/y 和 z 方向,分别需要 compressibility 和 ref-p 的两个值。

anisotropic: 与之前相同,但 xx、yy、zz、xy/yx、xz/zx 和 yz/zy 组件分别需要6个值。当非对角压缩性设置为零时,矩形 box 将保持矩形。请注意,各向异性缩放可能会导致模拟 box 发生极端变形。


surface-tension: 平行于 xy 平面的表面的表面张力耦合。对 z 方向使用法向压力耦合,而表面张力耦合到盒子的 x/y 尺度。

第一个 ref-p 值是参考表面张力乘以表面数 [bar*nm],第二个值是参考 z-pressure [bar]。这两个 compressibility 分别是 x/y 和 z 方向上的压缩率。

z-compressibility 的值应该相当精确,因为它会影响表面张力的收敛,也可以将其设置为零,使 box 具有恒定的高度。


nstpcouple (-1)

耦合压力的频率。默认值 -1 将 nstpcouple 设置为 10,如果需要精确积分,则设置为更小的步长间隔。请注意,默认值不是 1,因为获得 virial 需要额外的计算和通信。对于 velocity Verlet 积分器,nstpcouple 设置为1。


tau-p (1) [ps]

压力耦合的时间常数(所有方向一个值)。


compressibility [bar-1]

可压缩性(注:现在实际上是 bar-1)。例如在 1 atm 和 300 K 条件下,水的可压缩性为 4.5e-5 bar-1。所需值的数量由 pcoupltype 指明。


ref-p [bar]

耦合的参考压力,所需值的数量由 pcoupltype 指明。


refcoord-scaling

no: 不修改位置约束的参考坐标。请注意,使用此选项,virial 和压力可能定义不清,请参阅[此处](https://manual.gromacs.org/current/reference-manual/functions/restraints.html#reference-manual-position-restraints)了解更多详细信息。

all: 参考坐标用压力耦合的缩放矩阵进行缩放。

com: 使用压力耦合的缩放矩阵缩放参考坐标的质心。每个参考坐标到质心的矢量不按比例缩放,即使存在多个具有位置约束的分子,也只使用一个COM。为了计算起始配置中参考坐标的COM,不考虑周期性边界条件。请注意,使用此选项,virial 和压力可能定义不清,请参阅[此处](https://manual.gromacs.org/current/reference-manual/functions/restraints.html#reference-manual-position-restraints)了解更多详细信息。



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