[发明专利]基于GPU并行运算的碳纳米管分子动力学仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU并行运算的碳纳米管分子动力学仿真方法，包括以下步骤：1)由数据库文件构造由碳纳米管和C60分子组成的碳纳米管系统模型；2)C60分子受力，在平衡位置上来回振动，当C60分子处于平衡状态时，使碳纳米管管壁上的碳粒子和C60分子的位置和速度发生变化；3)在CUDA平台上将碳纳米管分割成多层计算单元，采用CPU遍历计算单元进行轮转计算得到可并行运算队列，调度GPU的流处理单元进行并行运算和处理；4)重复执行步骤3)，最终输出C60分子随着模拟时间的运行轨迹，并描绘碳纳米管内随着能量传递的温度变化曲线图，完成仿真过程。本发明极大地提高分子动力学仿真的运算效率。

主权项

基于GPU并行运算的碳纳米管分子动力学仿真方法，其特征在于包括以下步骤：1)由数据库文件构造碳纳米管系统模型，该模型由碳纳米管和设置在碳纳米管内部的C60分子组成，对模型进行初始化，读取模型中所有粒子的速度和位置坐标；2)C60分子受到碳纳米管管壁上碳粒子产生的力，在平衡位置上来回振动，当C60分子处于平衡状态时，在碳纳米管的前、后两端同时分别设置不同温度的条件进行模拟，并设定模拟时间，使碳纳米管管壁上碳粒子和C60分子的速度和位置不断发生变化，进而使C60分子的受力、运动状态和能量不断发生变化；3)在CUDA平台上对碳纳米管进行分割，分割成多层相互独立的计算单元，采用CPU遍历计算单元进行轮转计算得到可并行运算队列，再调度GPU的流处理单元，采用Verlet算法进行并行运算和处理；4)重复执行步骤3)，直至模拟时间结束，采用数据库文件记录相关数据，输出C60分子随着模拟时间的运行轨迹，并描绘碳纳米管内随着能量传递的温度变化曲线图，完成仿真过程。