LAMMPS 专题

LAMMPS多物理粒子数据字段

两粒子最小合法数据、属性设置、原生读写与结构示意，配套完整输入和实算结果。

更新于 2026-10-29约 11 分钟阅读按任务与环境选择适用配置

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本组例子解决一个常见问题：选好 atom_style 后，Atoms 每列该填什么，电荷、密度、取向等属性怎样一起保存。每个模型只有两个粒子，先读入数据，设置速度，再写出、清空和读回。它们是可直接修改的数据文件模板；没有配置相互作用势，也没有计算材料性质。

资料包使用 LAMMPS 30Sep2026；基础类型调用 lammps/30Sep2026-p100-gpu，Kokkos 条目调用 lammps/30Sep2026-p100-kokkos。这两套模块分别加载相应的 MPI/CUDA 环境，后处理使用 ase/3.29.0 环境中的 NumPy/Matplotlib。先用模块切换环境，不要把两套 LAMMPS 的动态库路径混在一起。

先下载、提交，再查看输出#

下载完整的41例数据文件、输入脚本与参考结果。在个人工作目录执行：

mkdir atom-data
cd atom-data
curl -fL https://yuansuan.top/assets/downloads/full-function/lammps-atom-data-wave77-d41f95983061.zip -o examples.zip
unzip examples.zip
sbatch submit.slurm

submit.slurm 申请一个 P100、一个 CPU 核；脚本逐个运行，Kokkos 条目会初始化 GPU 后端，基础类型仅做原生数据读写。没有 GPU 力计算或性能测试。提交后先看作业输出，再提取数据：

module purge
module load ase/3.29.0
python analyze.py work
python export_xyz.py work
python plot_results.py work
head -8 work/analysis/atom-style-io.csv

依次得到 first.data、读回后的 second.data、两份坐标与速度 dump、属性 CSV、位置 XYZ 和四张原图。已完成算例位于 reference/，可以把上述三个命令的 work 换为 reference 查看配套结果。重新计算请重新解压到新目录。

所有类型共同的读写流程#

下面是 atomic 的完整输入。更换类型时，atom_style 与 input.data 的列格式必须同时匹配；带模板的类型还有额外的初始化步骤。

units lj
dimension 3
atom_style atomic 
read_data input.data
velocity all set .1 .2 .3
write_data first.data nocoeff noinit
write_dump all custom first.dump id type x y z vx vy vz modify sort id format float %.16g
clear
units lj
dimension 3
atom_style atomic 
read_data first.data
write_data second.data nocoeff noinit
write_dump all custom second.dump id type x y z vx vy vz modify sort id format float %.16g
print "IO_ROUNDTRIP_DONE"

nocoeff 不输出势参数，noinit 用于本例的数据读写，不初始化力模型。要做真实动力学，需要另行设置对应势函数、参数和积分器，并正常执行 run；不要把这里的零步读写当作已经完成的物性计算。velocity all set 是人为给定速度，不是按温度抽样。

write_data 在每个原子行末增加 nx ny nz 三个周期映像标志，本例均为0。读取自己生成的数据时保留它们即可。

实际输入数据的xy投影与属性

图中蓝黄分别标识两个粒子，位置、尺寸、取向及标注均取自实际输出；是xy投影，z信息仍完整保存在data/CSV中。

本篇类型与列顺序#

类型	实际Atoms列（不含末尾可选映像标志）
`mdpd`	`id type rho x y z`
`rheo`	`id type status rho x y z`
`rheo/thermal`	`id type status rho energy x y z`
`dpd`	`id type theta x y z`
`edpd`	`id type temperature cv x y z`
`sph`	`id type rho energy cv x y z`
`tdpd`	`id type x y z cc1 cc2`
`electron`	`id type q espin eradius x y z`
`spin`	`id type x y z spx spy spz magnitude`
`peri`	`id type volume density x y z`
`smd`	`id type molecule volume mass kradius cradius x0 y0 z0 x y z`

mdpd：最小可修改数据#

rho 是粒子密度字段，不能用它代替类型质量。真实MDPD还需对应势和积分设置。

先看配套文件：

head -60 inputs/mdpd/input.data
cat inputs/mdpd/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal mdpd data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # mdpd

1 1 1.2 2 2 2
2 1 .8 5 5 5

rheo：最小可修改数据#

保存状态与密度。本例状态取0，仅演示字段，不配置流变方程。

先看配套文件：

head -60 inputs/rheo/input.data
cat inputs/rheo/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal rheo data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # rheo

1 1 0 1.2 2 2 2
2 1 0 .8 5 5 5

rheo/thermal：最小可修改数据#

在 rheo 数据中再保存内能；温度还需要根据实际模型和热容关系确定。

先看配套文件：

head -60 inputs/rheo-thermal/input.data
cat inputs/rheo-thermal/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal rheo/thermal data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # rheo/thermal

1 1 0 1.2 2.5 2 2 2
2 1 0 .8 3.5 5 5 5

dpd：最小可修改数据#

theta 是粒子内部温度，不是整个体系速度换算得到的温度。

先看配套文件：

head -60 inputs/dpd/input.data
cat inputs/dpd/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal dpd data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # dpd

1 1 1.5 2 2 2
2 1 2.5 5 5 5

edpd：最小可修改数据#

保存粒子温度与体积热容；两者都不能从坐标文件中自动推导。

先看配套文件：

head -60 inputs/edpd/input.data
cat inputs/edpd/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal edpd data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # edpd

1 1 1.5 2 2 2 2
2 1 2.5 3 5 5 5

sph：最小可修改数据#

同时给密度、内能和热容；SPH流体方程及单位需与真实材料模型一起选择。

先看配套文件：

head -60 inputs/sph/input.data
cat inputs/sph/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal sph data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # sph

1 1 1.2 2.5 3 2 2 2
2 1 .8 3.5 4 5 5 5

tdpd：最小可修改数据#

atom_style tdpd 2 声明两个化学组分，因此每行坐标后必须给 cc1、cc2 两个浓度。

先看配套文件：

head -60 inputs/tdpd/input.data
cat inputs/tdpd/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal tdpd data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # tdpd

1 1 2 2 2 .2 .8
2 1 5 5 5 .7 .3

本例完整输入：

units lj
dimension 3
atom_style tdpd 2
read_data input.data
velocity all set .1 .2 .3
write_data first.data nocoeff noinit
write_dump all custom first.dump id type x y z vx vy vz modify sort id format float %.16g
clear
units lj
dimension 3
atom_style tdpd 2
read_data first.data
write_data second.data nocoeff noinit
write_dump all custom second.dump id type x y z vx vy vz modify sort id format float %.16g
print "IO_ROUNDTRIP_DONE"

electron：最小可修改数据#

q、整数自旋标记和电子半径位于坐标之前；这里 espin=0 为核、1为一个电子自旋方向。此处只验证数据格式，真实EFF计算要使用适当单位和EFF参数。

先看配套文件：

head -60 inputs/electron/input.data
cat inputs/electron/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal electron data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # electron

1 1 1 0 1.2 2 2 2
2 1 -1 1 .8 5 5 5

spin：最小可修改数据#

坐标后先给单位方向矢量，再给自旋大小；本例方向分别沿x/y，大小1.2和2.3。

先看配套文件：

head -60 inputs/spin/input.data
cat inputs/spin/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal spin data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # spin

1 1 2 2 2 1 0 0 1.2
2 1 5 5 5 0 1 0 2.3

peri：最小可修改数据#

volume 是粒子代表体积，后面的值是密度。源数据与读回文件保存相同体积/密度。

先看配套文件：

head -60 inputs/peri/input.data
cat inputs/peri/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal peri data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Atoms # peri

1 1 .8 2 2 2 2
2 1 1.2 3 5 5 5

smd：最小可修改数据#

除当前位置还需原始位置x0/y0/z0、体积、质量和两种半径；原始位置不要误当成第二套可删除的坐标。

先看配套文件：

head -60 inputs/smd/input.data
cat inputs/smd/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal smd data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # smd

1 1 1 .8 2 1 .5 2 2 2 2 2 2
2 1 1 1.2 3 1.2 .6 5 5 5 5 5 5

如何核对结果与继续使用#

实际两次写出覆盖全部原子属性、质量/形状/拓扑附加段、速度及坐标dump。41例逐项核对通过；数值差异只在有限尺寸几何的浮点舍入范围内，完整误差在CSV中。

head -12 work/analysis/atom-style-io.csv
head -5 work/analysis/xyz/charge-attributes.csv
head -5 work/analysis/xyz/charge.xyz

XYZ导出工具只输出位置，电荷、取向、密度等另存属性CSV；继续计算时保留原生data文件及附加段。只把XYZ读回不能恢复完整模型。图件为PNG原图，可点击放大。

本包统一使用约化 units lj 演示存储格式，数值是教学输入；套用真实体系时，把单位、质量、相互作用参数、边界、粒子属性及积分器作为一个整体检查。尤其电子、磁性、流变与连续介质模型不要直接套用这里的人为参数。

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字段解释参照官方atom_style说明、read_data说明和Body粒子说明，实际列顺序以本教程对应30Sep2026原生写出文件为准。

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