LAMMPS中的常见命令

前言

虽然说是常见，但也未必常见吧，可能只是我遇到的不懂的、或者觉得有趣的。

1.labelmap

lablemap atom 1 H 2 O

这个命令用于给atom type指定一个映射关系。在用write_data写当前帧的data文件时，文件会含有额外的信息，如下：

但只限于data文件，无法影响dump的轨迹文件，所以想要写带有元素符号的轨迹，还是用dump的custom风格比较好。

2. variable

想要精通LAMMPS中的variable总是要费一番功夫的，今日有幸认真研究一番（本身又涉及很多别的命令，真似高中时看牛津字典，遇到一个个新单词，好爽快）。

不同风格的variable的定义和使用，会有一些差异。

variable name style args ...

这是官方给出的variable语法，简明扼要，variable由名字、风格、参数组成。

• equal风格

  它后接一个公式，可以包含：数字、常数、数学算符、内置函数、原子值（atom values）、原子矢量（atom vectors）以及compute/fix/variable的引用。

    atom value = id[i], mass[i], type[i], mol[i], x[i], y[i], z[i], vx[i], vy[i], vz[i], fx[i], fy[i], fz[i], q[i]
    atom vector = id, mass, type, mol, radius, q, x, y, z, vx, vy, vz, fx, fy, f
  

  这里，原子值是某个原子的信息，而原子矢量则是包含全体原子的信息。

  值得注意的是，如果涉及到原子值，在atom_style之后，还要打开atom_modify map yes。

  此外，lammps中i是从1开始的，和python的从0开始规则不一样。

  equal风格存储了一个公式，当被使用时，将会输出一个单值，它的使用场景：

  1. print、fix print、run every

  2. 热动力学输出，由thermo_style控制

  variable alpha equal mass[1]
  thermo          100
  thermo_style    custom step temp pe ke etotal press v_alpha
  

  输出如下：

  
  3. 平均fix的输入

• atom风格

  它的定义是和equal风格相同的，不同的是它的使用场景：

  1. dump custom 风格时，作为==每原子（per-atom）==的性质输出。

     variable        alpha atom x+y+z
     dump	    	1 all custom 100 out1 id element x y z v_alpha
     

     把变量定义为atom风格，最大的用处就是可以直接调用一些per-atom性质，比如原子的x、y、z坐标。

     LAMMPS会知道，你写的x，是指原子的x坐标，并且在用dump custom输出per-atom性质时，还会随着原子的变化而变化。

     利用以上两行，我们可以额外输出每个原子的x、y、z坐标和（虽然可能没有物理意义），如下：

     

  2. 平均fix的输入（ fix ave/chunk and fix ave/atom ）

• vector风格

  它的定义是和equal风格相同的，不同的是它的使用场景：

  1. 它可以作为各种平均fix的输入。

  2. 作为一个矢量，也可以看作python中的列表理解，它的元素可以作为热动力学量输出。

     variable        alpha vector [1,2,3,4]
     thermo          100
     thermo_style    custom step temp pe ke etotal press v_alpha[4]
     

     

     这里，对于vector风格的variable，热动力学输出只接受它的元素，而不能直接输出它本身。

     这里也牵出了对于vector风格的数据中的元素的调用方式，就是用[i]。

• “immediate” variables

  LAMMPS中的$有大学问。

  1. $可以跟{}，此时{}内的内容需要是一个多字母变量名。

  比如说定义了一个variable，名叫name，那么${name}就可以调用它。

  这里强调，{}内必须且只能是变量名，不能进行计算，不可以是公式。

  2. $可以跟()，这里才是所谓的定义一个“immediate” variables，并且它是equal风格的。

  ()内可以进行计算，也可以引用变量（需要用v_name或内置变量）

  比如，在用nvt系综时，热浴的温度阻尼常用100个时间步。，当我们timestep 0.001定义完时间步以后，就会有一个内置变量dt。

  我们可以用如下命令

  fix 1 all nvt temp 300.0 300.0 $(100.0*dt)

  但如果用：fix 1 all nvt temp 300.0 300.0 ${100.0*dt}，就会报错。

  {}和()是完全不一样的概念，一定不要搞混。

  3. $可以直接跟一个字母，这个字母需要是已定义的单字母变量的名。

3. fix ave/time

fix ID group-ID ave/time Nevery Nrepeat Nfreq value1 value2 ... keyword args ...

用于统计平均。

这里以fix ave all ave/time 1 1 1000 v_tdiff ave running为例子，

Nfreq控制多少步统计一次，

Nrepeat控制某次（每经历Nfreq步时）会有多少个数据用于计算平均，

Nevery控制某次（每经历Nfreq步时）用于取平均的数据的步长间隔。

在这个例子中，其实是每1000步取一个数据。

如果改成1 3 1000，就是每1000步，取第998，999，1000步的数据的平均值。

ave running的作用是：

最后输出的f_ave，是所有Nfreq间隔的平均的平均。

4. fix ave/chunk

fix ID group-ID ave/chunk Nevery Nrepeat Nfreq chunkID value1 value2 ... keyword args ...

这个命令本质上还是求时间的平均，只是可以很方便的对chunk中所有的区域同时计算。

以fix 2 all ave/chunk 10 100 1000 layers v_temp file profile.mp为例子，

这里是每一千步，取100个数据的平均，数据间隔为10.

可以看到，这是输出间隔为1000的profile.mp

第三列是原子数，第四列是温度。

这些值其实是这1000步内的平均，平均方法是10，100，1000.