danielathk / dffs Goto Github PK

Это версия программы SSAGES (https://github.com/SSAGESproject/SSAGES), адаптированная для расчетов частоты нуклеации при кристаллизации и кавитации жидкости методом Direct Forward Flux Sampling (DFFS). Статья с описанием алгоритма находится в файле allen2009.pdf.

• Добавлены три параметра порядка: CavVolume - объем кавитационной полости, CrystVolumeTF - число частиц в кристаллическом зародыше (на основе https://github.com/jpmit/orderparams)
• Добавлена возможность перезапуска расчета (эта функция заявлена в документации SSAGES, но не релизована). Во входном файле формата json необходимо указать дополнительный параметр NLastSuccessful - число сохраненных конфигураций на последней достигнутой поверхности.
• Параллельный расчет (на один walker может приходиться более 1го процессора).
• Данные о пересечении промежуточных поверхностей записываются в отдельные файлы в папке outputs.
• В файлы fail-... для экономии места на диске пишется только шапка.

Для расчета всех новых параметров порядка необходимо в файле order_parameter.txt указать значения ряда переменных.

• CavVolume - параметр порядка, рассчитываемый как размер наибольшей полости. Система разбивается "сеткой", количество ячеек сетки в одном пространственном направлении задается параметром num_cells_1d. Для каждой частицы системы определяется число ее ближайших соседей. Две частицы считаются ближайшими соседями, если расстояние между ними меньше r_nearest_neighbours. Если число соседей частицы больше или равно num_neighbours_liquid, то она считается принадлежащей жидкой фазы. Если на расстоянии меньшем latt_sep от ячейки сетка есть хотя бы одна частица жидкой фазы, то и ячейка считается принадлежащей жидкости. Далее находится наибольший кластер связанных ячеек, принадлежащих газовой фазе. Ячейки связаны, если соприкасаются, то есть имеют хотя бы одну общую вершину. Параметр write_results в файле order_parameter.txt указывает, нужно ли печатать значения параметра порядка. Параметр write_struct в файле params.txt указывает, нужно ли печатать файл с данными узлов решетки при кавитации, или файл с частицами жидкости с указанием их фазы и принадлежности к кластеру при кристаллизации (использовать только для тестов!).

• CrystVolumeTF

• CrystVolumeLD

• Скопировать файлы

git clone https://github.com/itpuroran/DFFS.git

• Изменить модуль установки переменных окружения на кластере ИММ

mpiset 6

• Компиляция

cd DFFS
mkdir build; cd build
cmake -DLAMMPS=yes ..
make

исполняемый файл появится в папке build.

• На этом шаге можно добавить в Lammps термостат Лаве-Андерсена (https://hypermd.wordpress.com/molecular-simulations/linear-motion/thermostat/). Скопировать файлы fix_temp_andersen.cpp и fix_temp_andersen.h в папку "build/hooks/lammps/lammps-download-prefix/src/lammps-download/src". В этой же папке изменить файл "Makefile.list": вписать fix_temp_andersen.cpp и fix_temp_andersen.h в строки 10 и 12 соответственно. После этого перекомпилировать:

make

Пример запуска расчета кавитации находится в папке DFFS/Examples/User/ForwardFlux/LAMMPS/cavitation.

• создать ссылку на исполняемый файл ssages (путь для ссылки записан в файле ssages_way)

• задать требуемые параметры в файлах input.json, FF_Input_Generator.py, order_parameter.txt

• запуск

  mpiset 6
  python FF_Input_Generator.py
  sbatch -n 8 -t 15 --wrap='orterun ./ssages Input_end.json'
  
  

• walkers - число независимых систем метастабильной системы

• input - имя шаблона входного файла для lammps

• CVs - тип параметра порядка (для кавитации CavVolume)

• nInterfaces - количество разделяющих поверхностей

• interfaces - расположение поверхностей (формируется в скрипте FF_Input_Generator.py)

• N0Target - число конфигураций, сохраняемых на нулевой поверхности

• NLastSuccessful - число конфигураций, сохраненных на последней достигнутой поверхности, при первом запуске должно быть равно N0Target

• trials - количество пробных запусков с каждой поверхности

• computeInitialFlux - нужно ли считать начальный поток

• saveTrajectories - сохранять ли траектории (требует много памяти и не работает в многопроцессорном режиме)

• currentInterface - номер последней достигнутой поверхности

• outputDirectoryName - папка для сохранения снимков системы

В скрипте FF_Input_Generator.py необходимо задать параметры в строках 110-115.

# User must set these variables
nWalkers = 32
input_filename = "cr_nvt"
nsurf = 51
interfaces = np.linspace(1, 101, nsurf ) 
trials = np.empty(nsurf , dtype=int)
trials.fill(100)
# Use if you have many equally-spaced interfaces

В приведенном примере после запуска скрипт создаст 32 стартовых файла для Lammps, будут заданы значения для 51 поверхности со значениями от 1 до 101. Число пробных запусков с каждой поверхности будет равно 100.

1. Параметр порядка CavVolume корректно считается только если левые границы расчетной ячейки равны 0. В примере Examples\User\ForwardFlux\LAMMPS\cavitation\ в файл cr_nvt добавлена команда, которая при первом запуске смещает систему, не влияя на ее динамику. Таким образом, файлы метастабильной системы могут иметь любые границы.

2. В файле src\Methods\ForwardFlux.cpp в строках 84-85 можно выбрать как определять факт пересечения поверхности:

84  if ((prev <= interface_location) && (current >= interface_location))
85  //if (current >= interface_location)

Если закомментирована строка 85, а "работает" строка 84, то пересечение поверхности фиксируется только если параметр порядка на предыдущем шаге был меньше $\lambda_i$, а на следующем шаге - больше либо равен $\lambda_i$. Такой режим работы обязательно нужно использовать при расчете начального потока.

Если закомментирована строка 84, а "работает" строка 85, то пересечение поверхности фиксируется всегда, когда параметр порядка больше либо равен $\lambda_i$. Такой режим расчета учитывает "перескоки" через поверхности, его рекомендую использовать при расчетах вероятностей перехода между промежуточными поверхностями.

3. При расчете параметра порядка CavVolume учитываетс фазовая принадлежность частиц. Это довольно затратная процедура, если решите, что она не обязательна, то можно заменить строки 78-94 в файле src\CVs\orderparams\neighdata.cpp на код

for (int i = 0; i < n; ++i)
   {
       parclass[i] = FLU;
   }