ORCA 单点能、基组与电子收敛

下载完整输入、真实输出、模式动画与绘图脚本。解压进入资料包目录，先提取已有结果：

bash analyze.sh

图片在 reference/figures，能量与频率CSV在 reference/analysis。15个小分子条件和原生工具结果都随包提供；绘图调用集群ASE3.29.0环境的Python3.11、NumPy/SciPy。

重新计算整组，在新解压目录执行：

sbatch submit.slurm

结果写入 work，最后自动运行IR/模式工具、提取数据并画图。模板按本例实际平台分配P100主机中的1个CPU核心和1个GPU配额，ORCA本例只用CPU，显卡不参与计算，计费按所选GPU分区规则。常规ORCA生产任务优先通过 yskit 复制CPU模板，并按模板分配设置 %pal；当前资源状态以门户或Slurm为准。小分子串行样例用于学习，不用于评估56核并行效率。

ORCA为6.1.1官方x86-64 CPU预编译发行包；本体没有在集群重新源码编译，配套OpenMPI4.1.8由GNU13.3编译。本例每次只启动一份驱动、单进程单线程，%maxcore 500 为每进程MB参考值，不是严格峰值内存上限。

1 先固定结构，比较方法设置#

本例水分子3原子，电荷0、单重态；所有基组比较都使用同一份坐标，不混入结构优化造成的能量变化。

完整输入示例是：

! RHF def2-SVP VeryTightSCF ENGRAD
%pal nprocs 1 end
%maxcore 500

* xyz 0 1
O 0.0000000000 0.0000000000 0.1192620000
H 0.0000000000 0.7632390000 -0.4770470000
H 0.0000000000 -0.7632390000 -0.4770470000
*

* xyz 0 1依次表示电荷0、 multiplicity=1；后面坐标单位Å。RHF适用于这里的闭壳层单重态，不能不看电子数就套到任意自由基上。ENGRAD同时输出梯度，VeryTightSCF只管电子收敛，不会自动优化坐标。

2 手动运行一个目录#

cp -r inputs/water-hf-def2-svp water
cd water
module purge
module load orca/6.1.1
"$ORCA_ROOT/orca" case.inp > case.out
grep -E 'SCF CONVERGED|FINAL SINGLE POINT ENERGY' case.out
cat case.engrad

FINAL SINGLE POINT ENERGY用Hartree(Eh)。case.engrad给出的梯度是Eh/Bohr，力是梯度的负值；换到eV/Å还要乘Eh→eV并除以Bohr→Å，不能只改列名。

3 基组比较的实际数据#

这里扩大HF轨道空间后能量降低；图中的def2-QZVP只是本组参照，不是完整基组极限。不要用不同泛函的绝对能量高低判断哪种方法更准确。研究能量差、力和反应等性质时，应对目标量重新比较基组。

4 Normal、Tight和VeryTight怎样选#

同一RHF/def2-SVP的实际能量为：

这条水分子上三者已经很接近，不能据此保证所有过渡金属、近简并或开壳层体系都容易收敛。检查输出中的电子收敛条件，并对你真正关心的能量差或梯度比较。

5 用位移检查梯度的含义#

附件对第一个H的y坐标做±0.001 Å位移。能量中心差分得到0.037157017 Eh/Å，原生解析梯度换算后为0.037157954 Eh/Å；两者的约9.37×10⁻⁷ Eh/Å差异包含有限差分截断误差。这个例子说明输入坐标单位、梯度单位和力的符号应分别处理。

head -20 reference/analysis/energies.csv

这条命令从资料包根目录执行。原始主输出和全部输入也在附件内；无须凭图反推数值。方法与基组入口见ORCA官方基组说明。