GPUMD 体积扫描与能量最低点

本文使用鸢算科技集群GPUMD 5.9.1实际运行结果。先下载全部实例与绘图脚本并解压，进入gpumd-examples目录。参考结果在cases，新运行放在work；不要在参考目录重复运行，让输出不断追加。

本篇做什么#

对512原子硅将晶胞长度从0.96倍扫描到1.04倍，得到能量—体积曲线。

1 准备算例#

python new-case.py 04-cohesive
cd work/04-cohesive
ls

附件中已包含结构与势文件，不需要自己输入几百行坐标。若要从自己的结构开始，请先阅读建模与输入文件。

2 查看和修改输入#

compute_cohesive的最后一位6表示xyz同时缩放；步长0.001为线性尺寸缩放步长。体积按缩放系数的三次方改变，而不是线性改变。本例在每个缩放点进行固定晶胞的内部原子松弛（程序内部SD最小化），不在该点重新优化晶胞体积。

04-cohesive / run.in

potential potential.txt
compute_cohesive 0.96 1.04 6

3 提交并检查进度#

sbatch run.sh
squeue -u "$USER"
tail -n 20 run.log

默认脚本用于V100核时队列。P100或套餐用户先运行yskit，选择复制Slurm脚本及匹配的用户类型、GPUMD版本、GPU型号。单进程启动，不要再套mpirun启动多个相同实例。

本例在计算节点执行的命令为：

gpumd > run.log 2>&1

这条命令已经在提交脚本内，平时只需sbatch run.sh。等待任务结束、查看日志，再读取结果。

4 查看结果和本次数据#

cohesive.out第1列为长度缩放系数，第2列为整个体系势能。除以512才得到eV/atom。此处是该经验势的静态能量曲线；不能将其绝对能量与不同势函数或DFT能量直接比较。

head -n 12 cohesive.out

本次cohesive.out开头的数据（完整文件在附件中）：

  9.6000000e-01 -2.3199508e+03
  9.6100000e-01 -2.3225780e+03
  9.6200000e-01 -2.3251264e+03
  9.6300000e-01 -2.3275968e+03

优先使用GPUMDkit工具#

任务完成后，在本篇算例输出目录执行：

module load gpumdkit/1.5.8
gpumdkit.sh -plt cohesive save

读取cohesive.out并生成能量曲线；坐标和每原子能量定义按本篇实际输出理解。

工具的其他用法见GPUMDkit专题。本篇自带plot.py用于结构图、统一版式和多个算例对照，保留原始数据与符号。

5 用自己的输出重新画图#

回到附件根目录，加载绘图环境：

cd ../..
module load ase/3.29.0
python plot.py --chapter cohesive --root work

如果想先查看附件里的参考数据，执行python plot.py --chapter cohesive。生成的图片在相应根目录的figures中，脚本只读取数据，不修改结果。

换成自己的体系时#

先确认结构、元素和势函数适用范围，再确定温度、边界条件、时间步长与统计长度。随机初速度会使短程数值不同；复现时先比较数量级、趋势、能量稳定性和输出维度。正式研究应做势函数可靠性、尺寸与时间收敛检查。

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