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분자동역학과 확률회전동역학을 결합한 멀티스케일 모델링 기법 개발
Development of Multiscale Modeling Methods Coupling Molecular Dynamics and Stochastic Rotation Dynamics

정보과학회. 컴퓨팅의 실제 논문지 = KIISE transactions on computing practices, v.20 no.10, 2014년, pp.534 - 542  

차광호 (한국과학기술정보연구원) ,  정영균 (한국과학기술정보연구원)

초록
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멀티스케일 모델링은 시공간적으로 서로 다른 규모의 시스템을 다룰 수 있는 시뮬레이션 기법이다. 본 연구에서는 멀티스케일 모델링 연구의 일환으로 서로 다른 시뮬레이션 기법인 분자동역학과 확률회전동역학을 결합할 수 있는 방법을 제안한다. 분자동역학 프로그램 중 잘 알려진 오픈 소스인 LAMMPS를 기반으로 멀티스케일링 모델링을 구현하였으며 LAMMPS에서 정의한 제3자를 위한 표준 확장 방법을 따랐다. 제안된 방법에서는 확률회전동역학 모델을 기본으로 경계 영역은 분자동역학으로 해석 가능하게 하였고 심리스한 해석을 보장하기 위하여 중첩 영역과 정보 교환 영역을 함께 구현하였다. 예비실험을 수행한 결과, 제안된 멀티스케일 방법론이 기존 분자동역학 시뮬레이션 결과와 일치된 해석 결과를 보여주었으며 실행 시간 또한 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Multiscale modeling is a new simulation approach which can manage different spatial and temporal scales of system. In this study, as part of multiscale modeling research, we propose the way of combining two different simulation methods, molecular dynamics(MD) and stochastic rotation dynamics(SRD). O...

주제어

#분자동역학   #멀티스케일 모델링   #병렬프로그램  

참고문헌 (16)

  1. Daan Frenkel, and Berend Smit, "Understanding molecular simulation, second edition: from algorithms to applications(second edition)," Academic Press, 2002. 

  2. Dennis C. Rapaport, "The art of molecular dynamics simulation(second edition)," Cambridge University Press, 2004. 

  3. Matt K. Petersen, Jeremy B. Lechman, Steven J. Plimpton, Gary S. Grest, Pieter J. in't Veld and P. R. Schunk, "Mesoscale hydrodynamics via stochastic rotation dynamics: Comparison with Lennard- Jones fluid," The Journal of Chemical Physics, Vol. 132, No. 17, 174106, 2010. 

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  4. LAMMPS Molecular Dynamics Simulator, http://lammps.sandia.gov, Accessed 2, Jul. 2014. 

  5. Sadaf R. Alam, Pratul K. Agarwal, Scott S. Hampton, and Hong Ong, "Experimental evaluation of molecular dynamics simulations on multi-core systems," High Performance Computing(HiPC) 2008, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 5374, pp. 131-141, 2008. 

  6. Sadaf R. Alam, Pratul K. Agarwal, Scott S. Hampton, Hong Ong, and Jeffrey S. Vetter, "Impact of multicores on large-scale molecular dynamics simulations," Proc. of IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing(IPDPS) 2008, pp. 1-7, 2008. 

  7. Kwangho Cha, "Performance Evaluation of LAMMPS on Multi-core Systems," Proc. of IEEE International Conference on High Performance Computing and Communications and IEEE International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing (HPCC_EUC) 2013, pp. 812-819, 2013. 

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  13. Kwangho Cha and Youngkyun Jung, "A Study on LAMMPS-based Multi-scale Modeling," Journal of Supercomputing Information, Vol. 1, No. 2, pp. 9-14, 2013. 

  14. Soon-Heum Ko, Nayong Kim, Joohyun Kim, Abhinav Thota, and Shantenu Jha, "Efficient Runtime Environment for Coupled Multi-physics Simulations: Dynamic Resource Allocation and Load- Balancing," Proc. of IEEE/ACM International Conference on Cluster, Cloud and Grid Computing (CCGrid) 2010, pp. 349-358, 2010. 

  15. Benjamin FrantzDale, Steven J. Plimpton, and Mark S. Shephard, "Software components for parallel multiscale simulation: an example with LAMMPS," Engineering with Computers, vol. 26, no. 2, pp. 205-211, 2010. 

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  16. LAMMPS Developer Guide, http://lammps.sandia.gov/doc/Developer.pdf, Accessed 2 Jul. 2014. 

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