分子动力学（Molecular Dynamics，简称MD）模拟就是在给定的分子势 ....DOCVIP

分子动力学模拟及其在冶金炉渣 中的研究应用 佟志芳，肖成，魏战龙 （江西理工大学冶金与化学工程学院 江西 赣州 341600） 摘要：本文详细阐述了分子动力学模拟的发展历程，分子动力学模拟的基本原理、运动方程的数值积分、边界条件的选取、原子间相互作用势函数、常用的系综以及热力学性质的计算。介绍了国内外学者对高温冶金炉渣结构以及炉渣的聚合度、粘滞度、致密度、离子结合强度、扩散系数等热力学性质的分子动力学模拟研究，结合与实际存在的势函数发展缓慢及冶金炉渣结构的复杂性等问题，提出了今后分子动力学模拟在冶金炉渣研究应用的发展方向。 关键词：分子动力学模拟；冶金炉渣；数值积分；系综；热力学性质 Molecular Dynamics Simulation and Application in the Research of Metallurgical Slag TONG Zhifang XIAO Cheng WEI Zhanlong (School of Metallurgy and Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China) Abstract:This paper described the development process of molecular dynamics simulation , the basic principles of molecular dynamics simulations, numerical integration equations of motion, boundary conditions, potential function, common ensemble and the calculation of thermodynamic properties.The molecular dynamics simulation of the high temperature metallurgical slag structure and thermodynamic properties such as polymerization degree, viscosity, density, ion binding strength, diffusion coefficient were studied by researchers, Based on the slow development of potential functions and complexity of metallurgical slag structures ,the directions of molecular dynamics simulation’s future development in application of metallurgical slag are pointed out. Keywords:molecular dynamics simulation; metallurgical slag; numerical integration; ensemble; Thermodynamic properties 分子动力学（Molecular Dynamics，简称MD）模拟就是在给定的原子间相互作用势的情况下，结合牛顿力学的基本原理，通过对原子核和电子所构成的多体系统求解牛顿运动方程得到体系中原子核的运动过程，进而计算出体系的结构和性质，其中每一个原子核可视为 在全部其他原子核和电子的作用下运动。1957年Alder和Wainwright [1] 通过计算机模拟的 收稿日期： 基金项目：国家自然科学基金资助项目51174100） 作者简介：佟志芳（1972-Email: tongzhifang1998@126.com 方法，研究了从32个到500个刚性小球的分子系统的运动，开创了利用MD模拟方法研究物质宏观性质的先例。Lees等[2]在1972年和Gillan[3]在1983年先后将该方法扩展到了存在速度和温度梯度的非平衡体系；Andersen等[4]在1980年和Nosé 等[5]在1984年又分别完成了恒压分子动力学和恒温分子动力学方法的创建；1985年Hoover等[6]对Nosé的方法进行了改进使得该方法更加稳定可靠；同年，Car等[7]针对势函数模型化比较困难的半导体和金属等提出了将电子论和分子动力学方法结合的第一性原理分子动力学方法；1991年，Cagin等人[8]进一步提出了应用于处理吸附问题的巨正则系统（体系的体积、温度