[發明專利]一種三維空間多顆粒填充動力學模擬方法

有效

• 申請號: 202010696340.8
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111883215B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 魯濟豹;付雪瓊;孫蓉
• 申請（專利權）人: 深圳先進電子材料國際創新研究院
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C60/00
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 官建紅

1.一種三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取填充模擬粒子的特性參數、模擬盒子參數、粒子在模擬盒子中的初始填充密度、以及不同粒子之間相互作用的勢函數；

根據所述初始填充密度、所述粒子的特性參數、所述模擬盒子參數，在所述模擬盒子中隨機填充相應數量的粒子，形成粒子系統；

獲取所述粒子系統中各粒子的初始坐標，基于粒子的所述初始坐標對各粒子的坐標進行調整，使所述粒子系統達到平衡狀態；

當所述粒子系統各熱力學量的統計服從正則系綜，以及所述粒子系統保持在第一預設溫度時，計算所述粒子系統的第一壓強，其中，所述第一壓強為所述粒子系統在所述初始填充密度下達到平衡狀態時對應的壓強，所述第一預設溫度為粒子可自由運動的溫度；

當所述粒子系統各熱力學量的統計服從等溫等壓系綜，以及所述粒子系統保持在所述第一壓強時，將所述粒子系統由所述第一預設溫度降低至第二預設溫度，所述模擬盒子動態壓縮；

當所述粒子系統保持所述第二預設溫度時，將所述粒子系統由所述第一壓強降低至第二預設壓強，所述模擬盒子準靜態膨脹；

輸出在所述第二預設溫度下，所述粒子系統達到平衡狀態時相應的粒子的填充體積分數、以及粒子的填充空間構型。

2.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，控制所述粒子系統由所述第一預設溫度降溫至所述第二預設溫度的降溫速度模擬粒子系統的隨機填充情況和緊密填充情況。

3.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，所述計算所述粒子系統的第一壓強的步驟前，還包括在第一預設溫度下賦予所有粒子初始速度，采用Verlet算法對各粒子的位置和速度進行更新。

4.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，所述勢函數為，

E_smooth(r)＝E(r)*f(r)

其中，E(r)為標準Lennard-Jones勢，f(r)為平滑函數，r表示原子間距，r_m表示內截斷半徑，r_cut表示外截斷半徑。

5.如權利要求4所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，所述內截斷半徑為所述外截斷半徑取為σ，其中，σ表示勢能為零時對應的原子間距。

6.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，所述粒子的特性參數包括粒子類型、粒子直徑、力場類型。

7.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，當各粒子在當前坐標受力小于第一預設閾值時，則認定粒子系統達到平衡狀態；或當粒子系統在調整中前后兩次坐標對應的總能量的變化率小于第二預設閾值時，則認定粒子系統達到平衡狀態，其中，粒子系統的總能量為各粒子在當前坐標對應的勢能之和。

8.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，所述粒子包括至少兩種不同粒徑的顆粒。

9.如權利要求1所述的三維空間多顆粒填充動力學模擬方法，其特征在于，所述第二預設溫度為0-0.2K，所述第二預設壓強為0-0.2atm。

10.一種計算機設備，包括存儲器，處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其中，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-9任一項所述方法的步驟。