使用lammps計算材料的熱導(dǎo)率最常用的方法是NEMD，這種方法也稱為“非平衡態(tài)”法。
所謂非平衡態(tài)是與平衡態(tài)相對的一種狀態(tài)，在大多數(shù)的分子動力學(xué)模擬中需要進(jìn)行馳豫，馳豫也稱為“跑平衡”，是為了獲得材料在平衡狀態(tài)下的形態(tài)，此時，體系的溫度和能量基本保持不變。
非平衡態(tài)與之相反，溫度并不恒定，而是保持一定的梯度。
使用NEMD法計算熱導(dǎo)率k，主要依據(jù)是傅里葉定律公式：
k=-dQ/(dT/dx)
其中：dQ為單位面積單位時間內(nèi)通過的熱流。
dT/dx為溫度梯度。
從這個公式可以看出，需要一個穩(wěn)定的溫度梯度才能計算出熱導(dǎo)率。
溫度梯度可人為設(shè)定，常用的方法是體系中設(shè)置一個熱源持續(xù)輸入熱量，設(shè)置一個冷源持續(xù)抽出熱量，在高溫區(qū)和低溫區(qū)之間存在一個傳熱區(qū)，從而形成溫度梯度。
在上一篇文章中，使用fix heat方法在實現(xiàn)了溫度梯度。
下面主要講解如何從模擬結(jié)果中計算出熱導(dǎo)率。
1. 計算dQ
通過fix heat命令中的參數(shù)計算輸入的總熱量J。

fix 1 hot heat 1 1.0

例如上一句命令中，設(shè)置每1步輸入熱量為1，單位為ev/ps。模擬步長為0.001，模擬1000步（1ps）輸入的熱量J為1ev，在metal單位下，需將J乘以1.6e-7將單位轉(zhuǎn)換為W。
計算傳熱方向的截面面積A（單位轉(zhuǎn)為為m2），如果是周期性邊界，傳熱方向為雙向，再除以2，可得：

dQ=J/A/2

2.計算溫度梯度dT/dX
使用compute chunk/atom和fix ave/chunk計算溫度梯度，導(dǎo)出到temp.txt文件中。
繪制溫度T-位移X曲線，求曲線斜率，該斜率即為dT/dX。
3.計算熱導(dǎo)率
將以上數(shù)據(jù)帶入k=-dQ/(dT/dx)
即可求得熱導(dǎo)率。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的lammps教程：NEMD方法计算热导率公式详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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