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系綜是指大量性質和結構完全相同的、處於各種運動狀態的、各自獨立的系統的集合。

在lammps模擬中，常用的系綜有nve、nvt、npt三種系綜，下面說說這三種系綜的使用方法。

1. nve（微正則系綜）

nve系綜保證系統中原子數量n、體系總體積v和體系總能量e保持不變。

nve系綜沒有控溫的功能，初始條件確定後，在力場的作用下，原子速度發生變化，相應的體系溫度發生變化。我們知道，體系總能量e=勢能+動能，溫度發生變化，動能就會變化，勢能和動能相互轉換，總能量保持不變。

nve使用方法：

fix 1 all nve

nve語法比較簡單，使用fix語句確定原子組就可以了，nve系綜對邊界條件沒有要求。

2. nvt（等溫等壓）

nvt系綜保證體系的原子數量n、體積v和溫度t保持不變。

nvt系綜下，模擬盒子box的尺寸不會發生變化，lammps通過改變原子的速度對體系的溫度進行調節。

nvt語法：

fix ID group-ID nvt temp Tstart Tstop Tdamp

其中：
ID：fix語句ID識別符號
group-ID：原子組標識
temp：溫度標識
Tstart：初始溫度
Tstop：結束溫度
Tdamp：阻尼係數
Tstart、Tstop主要設定初始和結束溫度，Tdamp稱為阻尼係數，主要是控制溫度調節的幅度，在nvt系綜中，Tdamp一般設定為100*timestep。

#nvt系綜下恆溫：
fix 1 all nvt temp 300.0 300.0 100
#nvt系綜下升溫（比如融化）：
fix 1 all nvt temp 300.0 2000.0 100
#nvt系綜下降溫（比如結晶）：
fix 1 all nvt temp 2000.0 300.0 100
nvt系綜對邊界條件沒有要求。

3. npt（等壓等溫）

npt系綜保證體系的原子數量n、壓強p和溫度t保持不變。

npt系綜不僅進行控溫，還進行控壓。和nvt一樣，npt系綜通過調節原子速度調控溫度，不同的是，npt系綜下box的尺寸可以發生變化。

npt系綜通過改變box的尺寸調節壓力，比如，當體系壓力超過設定值時，擴大box尺寸降低壓力。

npt語法：

fix ID group-ID npt temp Tstart Tstop Tdamp Pstart Pstop Pdamp

npt語法和nvt差不多，只不過多了Pstart Pstop Pdamp三個引數進行壓力控制。

Pstart、Pstop分別為初始壓力、結束壓力，Pdamp壓力調節阻尼係數，通常為1000*timestep。

需要注意的是，npt在控壓方向上必須保證邊界條件為p，否則會出錯。

#溫度300k，iso表示在各個方向上進行控壓，壓力為0
fix 1 all npt temp 300.0 300.0 100.0 iso 0.0 0.0 1000.0
#溫度300k，對x、y方向進行控壓，z方向不控壓
fix 1 all npt temp 300.0 300.0 100.0 x 0.0 0.0 1000 y 0.0 0.0 1000

4. 選擇依據

在模擬的時候到底應該選擇哪一個系綜，可能是初學者最頭疼的事了。

選擇系綜主要與模擬的體系、模擬的目的有關。

nve系綜是一個封閉的系統，與外界沒有能量交換，一般用於不需要控溫、體系內能量相互轉換的模擬，比如石墨烯捲曲到奈米棒。

在大多數模擬中，用nvt或者npt都可以。

以拉伸為例，使用deform進行拉伸，系綜可以為nvt，也可以為npt，不過在npt下更有容易模擬泊松效應。

使用velocity方式進行拉伸，在拉伸方向只能為s邊界，使用nvt系綜更方便。

nvt和npt系綜也可以配合使用，比如，對於比較複雜的模型，可以先進行nvt系綜下弛豫，然後再進行npt系綜下的弛豫。

系綜的選擇沒有統一的規則，最好的方法是多讀文獻，相同的模擬環境下，看看文獻中用的是哪種系綜。

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