LAMMPS 通道速度剖面与近壁外推

本篇继续壁面通道流。目标是掌握 从终端提取剖面、选择平均窗口、指定壁面参考面，再检查外推是否可信。下载完整实算资料包。

1. 不重新计算也能看结果#

新解压目录直接执行：

bash analyze.sh

默认分析包内 reference/ 的真实输出，不提交 Slurm。自己的 work/ 完成后，改为 bash analyze.sh work。

ls figures
head -n 5 tables/p100-wall0.25-force0.04-seed58001-profiles.csv

head -n 5 tables/p100-wall0.25-force0.04-seed58001-tail-profile.csv

2. 分层速度怎样得到#

输入中的核心命令为：

compute bins fluid chunk/atom bin/1d y lower 1.0 units box
fix profile fluid ave/chunk 500 1 500 bins vx norm sample ave one file flow.profile format " %.16g"

沿 y 以宽度 1σ 分箱，只统计移动粒子。每 500 步取一次样本，Nrepeat=1，因此每份原生剖面对应一个已保存的瞬时快照。每层输出层号、y 中心、粒子数和平均 vx。空层的零值不应当作有流体且不流动，绘图时会排除无粒子的层。

脚本再选最后 10 帧，即加载第 15500–20000 步的实际样本，采用 粒子占据数加权平均：Σ(N层×vx层)/ΣN层。粒子会跨层移动，不能默认“每帧的层均值直接平均”与这个定义相同。

原始参考文件保留本次运行的原生格式；配套解析器处理其数值分隔，输出列名明确的 CSV。自己新跑的输入已使用带前导空格的 format " %.16g"，便于直接读取。

蓝/橙分别为 P100/V100 16G，实/虚线为两种随机种子。细黑点线是 P100、seed58001 的二次拟合摘要；灰色竖线是本篇选定的壁面参考面。短轨迹或复跑中，个别条件最后 10 帧的整体平均 vx 也可能略低于零；脚本保留这一未满足的正向流动条件，并提示延长统计，不把它当作稳定正向流动。

数据仍有明显波动，部分近壁层的平均 vx 为负，全部按实际值保留。

3. 壁面参考面必须写清楚#

本例把下壁最内侧固定原子中心的 y 坐标、上壁最内侧固定原子中心的 y 坐标当作参考面。这个几何定义容易复现，不代表自动找到了真实流体的水动力学边界面。移动参考面会改变外推滑移长度，所以比较文章或不同模型时，先核对这个约定。

脚本只用距离两参考面至少 2.5σ、且有粒子的层拟合：

vx(y) = a*y^2 + b*y + c

按占据数加权，保留一次项以容纳不对称波动。随后在每个参考面计算拟合速度 vw 与指向通道内部的法向导数，定义 带符号的表观外推长度：

b_apparent = vw / (dvx/dn)

它不是直接测得的材料常数。近壁拟合斜率接近零时，商会放大噪声；程序在 |斜率|<10⁻⁸ 时标记为未定义，不用无穷大填表。负值也保留，不能人为截到零。

4. 为什么这个短算例不能直接报告滑移长度#

图使用对称对数坐标，同时显示负值和大幅波动。本次 P100、壁面 ε=0.25、外力 0.04、seed58001 的下/上壁表观值分别约 1.528σ、−1.399σ。另一个 V100、ε=1、外力 0.02 的案例，上壁外推约 −221.567σ：这类大数不能解读成材料存在巨大的“负滑移”，而要回看剖面形状、局部斜率、统计时间和参考面。

head -n 8 work/p100-wall0.25-force0.04-seed58001/flow.profile

这个文件每 1τ 采一次。瞬时壁面力也有大涨落，不能把少量稀疏快照的力简单平均后，直接当作稳态剪切应力。稳态通道的时间平均动量平衡、连续采样的壁面反力，以及不同统计窗口，应进一步一起检查。

用于研究时，应延长稳态前的等待与统计区间，分块估计误差，再比较多种种子、通道宽度和驱动力。若拟合形状、外推斜率或窗口结果仍不稳定，就继续保留剖面，不把自动生成的一个数当结论。本例也不从这条短程二次拟合反推出真实三维黏度。

5. 输出与复画#

bash plot.sh reference

这会用提供的原始实算数据重画四张参考图；要保留自己的图，请先复制 figures。本例逐原子重新计算的 LJ 能量、力与原生相互作用结果一致，分层平均也与快照逐粒子统计一致；这些是正确读取数据的基础，不能替代长时间统计。

参考：LAMMPS ave/chunk、temp/partial。