[發明專利]一種基于氣固非均相反應微觀模型分子生成軌跡追蹤方法

在審

• 申請號: 202110978785.X
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113744810A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 葉致凡;崔智亮;賀立超;趙瑾;姚貴策;文東升
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

1.一種基于氣固非均相反應微觀模型分子生成軌跡追蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：從分子動力學數值模擬軟件中導出所有原子的軌跡文件，包括所有原子的坐標信息和編號，以及分子產物文件，包括分子種類和分子數量信息；

S2：基于導出的分子產物文件，確定待追蹤分子的生成時刻和各生成時刻待追蹤分子的數量；

S3：根據導出的所有原子的軌跡文件，確定組成待追蹤分子的各原子的編號；

S4：將導出的所有原子的軌跡文件和確定的組成待追蹤分子的各原子的編號輸入可視化軟件，在可視化軟件中將待追蹤分子標為高亮，通過拖動時間軸，觀測待追蹤分子的生成軌跡。

2.如權利要求1所述的基于氣固非均相反應微觀模型分子生成軌跡追蹤方法，其特征在于，步驟S2，基于導出的分子產物文件，確定待追蹤分子的生成時刻和各生成時刻待追蹤分子的數量，具體包括：

將導出的分子產物文件以字符串形式導入matlab，以空格與跳格作為間隔符，形成一個字符串類型的二維數組A；遍歷二維數組A中的字符串，當二維數組A中的字符串與待追蹤分子的化學式一致時，設與待追蹤分子的化學式一致的字符串在二維數組A中的位置為(x，y)，則輸出二維數組A中位置為(x，1)的數據作為待追蹤分子的生成時刻，輸出二維數組A中位置為(x，y-1)的數據作為各生成時刻待追蹤分子的數量。

3.如權利要求1所述的基于氣固非均相反應微觀模型分子生成軌跡追蹤方法，其特征在于，步驟S3，根據導出的所有原子的軌跡文件，確定組成待追蹤分子的各原子的編號，具體包括：

從導出的所有原子的軌跡文件中提取出待追蹤分子的生成時刻所有原子的坐標信息；將提取出的待追蹤分子的生成時刻所有原子的坐標信息以字符串形式導入matlab，以空格與跳格作為間隔符，形成一個字符串類型的二維數組B，包含9列數據，第一列是原子編號，第二列是原子類別編號，第三四五列是原子坐標信息；根據待追蹤分子的結構確定待追蹤分子中原子的尋找順序，按照尋找順序將待追蹤分子中的各原子編號為原子1、原子2…；遍歷二維數組B中的第二列數據，若第i行的第二列數據與原子1的原子類別編號一致，則將第i行的第一列數據存儲到變量a中，識別出待追蹤分子中的原子1；遍歷二維數組B中的第二列數據，找到與原子2的原子類別編號一致的第j行，i≠j，根據第i行和第j行的第三四五列數據計算兩個原子間的距離，若計算的兩個原子間的距離小于或等于兩個原子的鍵長，則將第j行的第一列數據存儲到變量b中，識別出待追蹤分子中的原子2；以此類推，識別出待追蹤分子中的所有原子；若識別出的原子的數量與組成待追蹤分子的原子的數量一致，則識別準確，確定存儲在變量a、變量b…中的數據分別為待追蹤分子中原子1、原子2…的編號，并輸出變量a、變量b…。

4.如權利要求3所述的基于氣固非均相反應微觀模型分子生成軌跡追蹤方法，其特征在于，待追蹤分子為水分子，通過原子類別識別出所有氧原子，根據提取出的坐標信息計算氧原子和與氧原子鍵連接的原子間的距離，若計算的兩個原子間的距離小于或等于則與氧原子鍵連接的原子為氫原子；待識別出水分子中的所有原子后，若識別出的原子的數量為3，則確定為水分子。

5.如權利要求1所述的基于氣固非均相反應微觀模型分子生成軌跡追蹤方法，其特征在于，步驟S4，將導出的所有原子的軌跡文件和確定的組成待追蹤分子的各原子的編號輸入可視化軟件，在可視化軟件中將待追蹤分子標為高亮，通過拖動時間軸，觀測待追蹤分子的生成軌跡，具體包括：

打開可視化軟件ovito，通過LoadFile將所有原子的軌跡文件導入可視化軟件ovito；點擊Addmodification下拉框，選擇Expressionselection進入原子選擇界面；Operateon下拉框選擇Particles，在Booleanexpression框中輸入ParticleIdentifier＝＝a||ParticleIdentifier＝＝b…，其中變量a、變量b…為原子編號，在可視化軟件ovito中確定待追蹤分子；點擊Addmodification下拉框，選擇Invertselection將除待追蹤分子的各原子外的其他所有原子選中，并取消選中待追蹤分子；點擊Addmodification下拉框，選擇Clearselection將選中的其他所有原子刪除，可視化界面中只留下待追蹤分子，拖動時間軸觀察待追蹤分子的運動軌跡和由于化學反應導致的鍵的斷裂、生成過程。