GPUMD 径向分布与键角分布

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#

从300 K晶体硅轨迹计算RDF和ADF，并将结构与峰位对应。

1 准备算例#

python new-case.py 07-structure
cd work/07-structure
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#

RDF截断8 Å、160个箱、每100步采样；ADF在0至2.8 Å内选近邻，180个角度箱。2.8 Å的选择用于包含第一近邻而排除第二近邻，换材料需要重新判断。

07-structure / run.in

potential potential.txt
velocity 300
time_step 1
ensemble nvt_nhc 300 300 100
run 10000
ensemble nve
compute_rdf 8 160 100
compute_adf 100 180 0 2.8
dump_xyz 10000 trajectory.xyz
dump_thermo 100
run 20000

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#

RDF的横轴是原子间距；ADF四面体键角峰在约109.5度附近。一个峰并不能单独证明晶相，要结合结构、配位与温度。

head -n 12 rdf.out

本次rdf.out开头的数据（完整文件在附件中）：

0.02500 0.00000 0.00000
0.07500 0.00000 0.00000
0.12500 0.00000 0.00000
0.17500 0.00000 0.00000

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 rdf save
gpumdkit.sh -plt rdf_pmf 300 2 save

第二条读取rdf.out第2列并在300 K下计算PMF，分别得到rdf.png、rdf_pmf.png。PMF是−kBT ln g(r)，不是两体势文件；换温度时这里也必须修改。

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 structure --root work

如果想先查看附件里的参考数据，执行python plot.py --chapter structure。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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