GROMACS速度自相关与DOS实操

先下载本批输入、参考数据与绘图脚本，解压进入 full-function-wave1。参考数据在 cases、tools，自己的新计算在 work，避免覆盖或向旧输出追加数据。

unzip full-function-wave1-*.zip
cd full-function-wave1
python start.py

1 先决定保存什么#

普通 md.xtc 通常只有坐标，不能用于速度自相关和速度态密度。先在菜单选择 4：GROMACS速度谱，生成1 fs和2 fs时间步、各四个初速度种子的SPC/E水算例。结构来自已平衡水，先独立生成速度并恒温预平衡，再进行NVE生产。

cat work/gromacs-water-dt0.001-s27111/production.mdp
bash submit.sh

1 fs算例的完整生产输入如下：

cutoff-scheme = Verlet
nstlist = 20
coulombtype = PME
rcoulomb = 1.0
rvdw = 1.0
pbc = xyz
constraints = h-bonds
integrator = md
dt = 0.001
nsteps = 10000
nstenergy = 100
nstcalcenergy = 50
nstlog = 1000
nstxout-compressed = 500
tcoupl = no
tc-grps = System
tau-t = 0.5
ref-t = 300
pcoupl = no
gen-vel = no
gen-temp = 300
gen-seed = 27111
continuation = yes
pcoupltype = isotropic
tau-p = 5
ref-p = 1
compressibility = 4.5e-05
nstxout = 0
nstvout = 2
nstfout = 0
nstcomm = 100

dt=0.001 的单位是ps；nstvout=2 每2 fs保存一次速度。2 fs时间步时使用 nstvout=1，同样每2 fs保存速度，因此两组谱具有相同的采样间隔。生产阶段不控温、不控压，continuation=yes，从各自预平衡的检查点续算。每条生产轨迹10 ps，用于操作演示和短时间数值比较。

GROMACS 2026.4使用对应GPU分支运行MD，gmx dos 提取在CPU上完成。SPC/E属于刚性水模型，约束了分子内伸缩与弯曲；这里得到的不能解释成完整的水分子振动光谱。版本和编译环境见环境指南。

2 从预平衡开始执行#

提交脚本包含以下顺序，修改自己的输入时保持这一先后关系：

gmx grompp -f equilibrate.mdp -c start.gro -p topol.top -o eq.tpr
gmx mdrun -deffnm eq -ntmpi 1 -ntomp 3 -nb gpu -pme gpu -update cpu
gmx grompp -f production.mdp -c eq.gro -t eq.cpt -p topol.top -o md.tpr
gmx mdrun -deffnm md -ntmpi 1 -ntomp 3 -nb gpu -pme gpu -update cpu

这些MD命令放在申请了GPU的作业中执行。完成后保留 md.trr 中的速度，不能只留下 md.xtc。

3 提取速度相关和DOS#

printf '0
' | gmx dos -f md.trr -s md.tpr \
  -e 2 -acflen 250 -T 300 \
  -dos dos.xvg -vacf vacf.xvg -mvacf mvacf.xvg

0 选择System。本次提取前2 ps，相关长度250个速度帧，约0.5 ps；频率分辨能力也受相关长度限制。2 fs取样的Nyquist频率为250 THz，但有这么高的取样上限不等于模型含有对应的真实振动。

vacf.xvg 是归一化速度相关，mvacf.xvg 为质量加权相关，dos.xvg 按GROMACS的DOS约定给出。默认横轴1/ps即THz；若改用 -recip 则是cm⁻¹，不能只换轴标签。

4 看多次初速度的结果#

python analyze.py
python plot.py

上面重现附件参考数据和图；自己的速度谱在各 work/.../dos.xvg。四个种子的1 fs与2 fs平均谱在本例中接近，速度自相关在短时间内衰减。

这些结果支持这套小模型的短时间操作对照，不代表扩散系数、低频谱或热力学量已经收敛。低频性质要增加轨迹和相关时间；若研究分子内振动，需采用适用的柔性模型、时间步和约束设置，而不是给刚性水的数据加上伸缩峰。

官方输入要求与DOS定义：gmx dos。