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能量优化与自由度

2024-6-10 16:11| 发布者: admin| 查看: 56| 评论: 0|来自: 邱新龙版《分子动力学模拟基本概念》

摘要: 前面提及到了3N-6的维度,其实这个跟自由度有关系大家可以再理解一下什么叫自由度现在要确认这个球的位置(x y z)有3个变量,说明自由度为3自由度是指确认物体状态所需要的独立的变量个数如上面需要 x y z当现在N个 ...
前面提及到了3N-6的维度,其实这个跟自由度有关系
大家可以再理解一下什么叫自由度
现在要确认这个球的位置(x y z)
有3个变量,说明自由度为3
自由度是指确认物体状态所需要的独立的变量个数
如上面需要 x y z
当现在N个球的时候
每个球本身3个自由度
所以3*N=3N个自由度,也就是3n个解
才能确认所有位置
但是由于合并肯定会出现减少自由度的现象
因为有关联就会减少确认位置需要的自由度
可以理解为有关联减少了不确认的未知数
在笛卡尔坐标系中,由 x, y, z三个坐标来描述
或者在球坐标系中,由 r,α,θ 三个坐标描述


刚说了一共3N个自由度,现在假设m个完整的约束,减少了计算解

那么自由度就是3n-m个

根据分子运动来说,总共三种平动,转动,振动

方法是同样的,3n-m

每个原子3种运动,共3n

平动分子不管怎么移动都是xyz,所以3种

转动如果没有对称性的,就是3个方向转动,共计3种

如果直线对称就是2个方向转动,共计2种

所以分子振动自由度一般分为3N-6,3N-5

这个与后面说的内坐标自由度不是一个概念,只是方法按照这个来


以内坐标为标准,求解其自由度3N-6(最起码3个原子),双原子为1

假设不成环,两个原子形成1个键长,N个原子n-1个键

n-2个键角,n-3个二面角

所以计算下来自由度为3N-6

如果成3环2个r,1个α就可以固定三角形,所以还是3个自由度

如果成4环,依然是3个r,2个α,1个二面角θ

把4环看成2个三角形面,所以有个二面角,其中一边的三角形固定2个r

加一个角就可以固定,这个时候可以把2个三角形共边确定,所以再加个角就可以了


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