煤分子模拟ReaxFF反应力场开发电子书

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内容简介

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前言

第1章　煤分子模拟力场概论

1.1　分子模拟在煤炭科学研究中的重要性

1.1.1　揭示煤炭的微观结构与组成

1.1.2　研究气体吸附与储层性能

1.1.3　探索热解与燃烧过程的分子机制

1.1.4　分析煤的力学性能与变形行为

1.2　现有分子模拟力场简介

1.2.1　势能函数

1.2.2　常见力场种类

1.3　分子力场参数计算方法

1.3.1　基于实验数据的拟合方法

1.3.2　基于量子化学计算的方法

1.3.3　力场参数拟合软件

1.4　不同分子力场在煤炭研究中的应用

1.4.1　非反应力场

1.4.2　反应力场

1.4.3　模拟力场比较

参考文献

第2章　煤分子ReaxFF力场训练集分子选择

2.1　煤的分子结构特点

2.1.1　煤分子结构化学研究方法

2.1.2　煤分子结构仪器研究方法

2.2　煤的分子结构模型

2.2.1　煤平均分子结构模型

2.2.2　大尺度煤结构模型

2.3　煤反应力场训练集分子组成

2.3.1　训练集分子选择依据

2.3.2　训练集分子组成

2.3.3　训练集分子选择可行性

参考文献

第3章　煤分子ReaxFF力场训练集数据计算

3.1　量子化学方法简介

3.1.1　分子轨道理论

3.1.2　密度泛函理论

3.1.3　基函数

3.1.4　赝势方法

3.1.5　范德华力矫正

3.2　计算软件

3.2.1　Gaussian

3.2.2　Quantum ESPRESSO

3.3　DFT基准数据集制备

3.3.1　计算方法与参数设置

3.3.2　DFT基准数据集组成

参考文献

第4章　煤分子ReaxFF力场参数优化程序设计

4.1　ReaxFF反应力场

4.1.1　ReaxFF反应力场特征

4.1.2　ReaxFF反应力场函数形式

4.2　深度学习

4.2.1　从机器学习到深度学习

4.2.2　人工神经网络

4.2.3　深度学习框架

4.2.4　PyTorch

4.3　GPU加速技术

4.3.1　引言

4.3.2　GPU计算架构

4.3.3　GPU在深度神经网络中的作用

4.3.4　GPU加速实践

4.4　ReaxFF反应力场参数优化程序设计

4.4.1　引言

4.4.2　程序架构

4.4.3　数据预处理模块

4.4.4　势能计算模块

4.4.5　参数优化模块

4.4.6　程序特点

参考文献

第5章　煤分子ReaxFF力场参数化

5.1　力场训练文件

5.1.1　训练集构建

5.1.2　初始力场文件

5.1.3　参数文件

5.2　煤分子ReaxFF反应力场优化实践

5.2.1　程序运行准备

5.2.2　程序性能

5.2.3　力场参数化

参考文献

第6章　煤分子ReaxFF反应力场验证

6.1　分子结构优化方法

6.1.1　单纯型法

6.1.2　直线搜寻法

6.1.3　最速下降法

6.1.4　共轭梯度法

6.1.5　牛顿-拉普森法

6.1.6　BFGS法

6.1.7　L-BFGS法

6.2　分子动力学计算原理

6.2.1　发展历史

6.2.2　基本思想

6.2.3　积分方法

6.2.4　边界条件

6.2.5　非键相互作用处理

6.2.6　分子动力学统计系综

6.2.7　计算流程

6.2.8　第一性原理分子动力学

6.3　LAMMPS软件

6.3.1　概述

6.3.2　核心特性与功能

6.3.3　应用领域

6.3.4　输入脚本文件

6.3.5　data数据文件

6.4　DFT拟合数据验证

6.4.1　几何结构拟合能力

6.4.2　能量曲线拟合能力

6.5　Coal-FF力场泛化能力验证

6.5.1　几何结构验证

6.5.2　能量曲线验证

6.6　分子动力学模拟

6.6.1　烟煤体系

6.6.2　无烟煤体系

参考文献

附录一　Coal-FF ReaxFF反应力场参数

附录二　Coal-FF力场对DFT数据的还原能力