lammps案例：流体绕过障碍物模拟代码讲解

大家好，我是小马老师。
本文介绍lammps官方案例中的一个流体案例，在模型中设置了两个球形障碍物，模拟流体原子绕过障碍物的过程。

本文对案例代码进行注释，以供初学者参考。
本例lammps in文件代码主要包含以下几个部分。
（1）模型基本参数设置
案例采用二维模型，边界条件为psp边界，y方向为自由边界，在模拟过程中也可以看到y方向尺寸会有变化。
dimension 2
boundary p s p
atom_style atomic
neighbor 0.3 bin
neigh_modify delay 5
（2）建模部分
晶格类型为hex类型，因为是二维模型，box在z方向尺寸只有0.5个晶格长度。
box内包含3种类型的原子。
lattice hex 0.7
region box block 0 40 0 10 -0.25 0.25
create_box 3 box
create_atoms 1 box
（3）力场设置
力场采用LJ势，截断半径为1.12246。
pair_style lj/cut 1.12246
pair_coeff * * 1.0 1.0 1.12246
（4）原子分组
模型为最常见的流体模型，上下为边界层，中间为流体层。
set语句把边界层的原子类型分别设为2和3。
region 1 block INF INF INF 1.25 INF INF
group lower region 1
region 2 block INF INF 8.75 INF INF INF
group upper region 2
group boundary union lower upper
group flow subtract all boundary
set group lower type 2
set group upper type 3
（5）系综设置
体系内存在边界层，因此需要重新计算流体温度，在温度初始化及控温时所用温度为流体flow组温度，而不是全局温度。
系综设置为nve系综，对flow组原子使用速度标定法进行控温。
compute mobile flow temp
velocity flow create 1.0 482748 temp mobile
fix 1 all nve
fix 2 flow temp/rescale 200 1.0 1.0 0.02 1.0
fix_modify 2 temp mobile
（6）流体设置
使用velocity和fix setforce命令固定下边界。
velocity boundary set 0.0 0.0 0.0
fix 3 lower setforce 0.0 0.0 0.0
设定上边界upper组沿y负方向力为0.5

fix 4 upper setforce 0.0 NULL 0.0
fix 5 upper aveforce 0.0 -0.5 0.0
fix addforce命令对flow组在x方向施加力，使其产生流动。

fix 6 flow addforce 1.0 0.0 0.0
（7）障碍物设置
案例中的障碍物是两个球形的空心障碍物，分两步设置。
首先删除两个球形区域内的原子。
region void1 sphere 10 4 0 3
delete_atoms region void1
region void2 sphere 20 7 0 3
delete_atoms region void2
在这两个球形区域内设置两个虚拟球，用的命令和纳米压痕fix indent命令一样。
区别是在这个案例中，这两个虚拟球的位置是固定的。
fix 7 flow indent 100 sphere 10 4 0 4
fix 8 flow indent 100 sphere 20 7 0 4
fix 9 all enforce2d
（8）设置步长并运行
步长为0.003，轨迹文件保存到dump.xyz中，运行25000步。
timestep 0.003
thermo 1000
thermo_modify temp mobile
dump 1 all atom 100 dump.xyz
run 25000
运行完成后，用ovito打开dump.xyz可查看流动效果。
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