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Evaluierung von MC- und MD-Verfahren im NPT-Ensemble
David Kain
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Martin Neumann
DOI
10.25365/thesis.34938
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29826.16449.677959-3
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Neue theoretische Erkenntnisse bei der Herleitung des NPT-Ensembles stellen die Berechtigung bewährter MC- und MD-Verfahren, in endlichen Systemen Anwendung zu finden, in Frage. Die Lösung soll die neue Shell-Particle-Methode bieten, welche die korrekte Wahrscheinlichkeitsverteilung der Mikrozustände unterhalb des thermodynamischen Limes produziert. Um Aufschluss über den praktischen Sinn dieser theoretischen Neuerung zu gewinnen, werden in dieser Arbeit ein modifiziertes McDonald-MC- und das Nosé-Hoover-MD-Verfahren unter periodischen Randbedingungen, wo sich mathematische Äquivalenz mit der Shell-Particle-Methode zeigt, mit dem herkömmlichen McDonald-MC- und dem Evans-Morriss-MD-Verfahren verglichen. Das letztgenannte Verfahren wird zudem zum Vergleich von zwei Prädiktor-Korrektor-Integrationsschemata verwendet. Die Teilchenwechselwirkung im Simulationssystem wird vom WCA-Potential beschrieben, welches wegen seiner kurzen und endlichen Reichweite keine Hintergrundkorrekturterme erfordert. Unter anderem zeigt sich, dass die herkömmliche MC-Methode im getesteten Fall eine geringere N-Abhängigkeit als die modifizierte aufweist und dadurch bessere Werte liefert, das Evans-Morriss-Verfahren in der getesteten Variante inkompatibel mit dem WCA-Potential ist und sich das Adams-Bashforth/Adams-Moulton-Integrationsschema besser für die Verwendung mit dem Evans-Morriss-Verfahren eignet als jenes von Gear.
Abstract
(Englisch)
New theoretical findings in the derivation of the NPT ensemble question the legitimacy of traditional MC and MD methods when applied to finite systems. The solution is offered by the new shell particle method which produces the correct probability distribution of microstates below the thermodynamic limit. To gain insight into the practical significance of this theoretical innovation, a modified McDonald MC and the Nose-Hoover MD method with periodic boundary conditions, where mathematical equivalence with the shell particle method shows, are compared with the conventional McDonald MC and the Evans-Morriss MD method. The latter method is also used to compare two predictor-corrector integration schemes. The particle interaction in the simulation system is described by the WCA potential which does not require background correction terms due to its short and finite range. Among other things, it is shown that the conventional MC method in the tested case has a lower N-dependence than the modified one and thereby yields better values, that the Evans-Morriss method in the tested setup is incompatible with the WCA potential and that the Adams-Bashforth/Adams-Moulton integration scheme is better suited for use with the Evans-Morriss method than the one of Gear.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Monte Carlo Molecular Dynamics NPT-Ensemble
Schlagwörter
(Deutsch)
Monte-Carlo Molekulardynamik NPT-Ensemble
Autor*innen
David Kain
Haupttitel (Deutsch)
Evaluierung von MC- und MD-Verfahren im NPT-Ensemble
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
II, 113 S. : graph. Darst.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Martin Neumann
Klassifikation
33 Physik > 33.25 Thermodynamik, statistische Physik
AC Nummer
AC12228904
Utheses ID
30990
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |