6.2 NVT 与 NpT 回答不同系综问题

这些输入和起始模型为未执行的教学示例。原创配图为示意图，不是计算结果。使用前请验证版本相关语法、授权数据、数值收敛及科学模型。

6.2.1 模型、单位与来源记录

保持基组、赝势文件与程序版本可追溯。网格控制使用 Ry；常见能量与力输出使用 hartree 和 hartree/bohr。以各输出标题所示单位为准。

6.2.2 未执行输入与明确修改片段

按照下方说明确认每个片段的母计算与替换位置；片段不自动构成独立输入。保留空行与文件来源要求。

6.2.2.1 输入块 1

&MD
  ENSEMBLE NVT
  STEPS 2000
  TIMESTEP [fs] 0.5
  TEMPERATURE [K] 300
  &THERMOSTAT
    TYPE CSVR
    REGION GLOBAL
    &CSVR
      TIMECON [fs] 100
    &END CSVR
  &END THERMOSTAT
&END MD

6.2.2.2 输入块 2

&BAROSTAT
  PRESSURE [bar] 1.0
  TIMECON [fs] 1000
&END BAROSTAT

6.2.3 实作研究

参见上方输入块 1。

参见上方输入块 2。

直觉。 恒温器针对温度分布，不是把温度曲线钉成直线。恒压器允许体积响应压力，因此依赖可靠应力。指定密度的 NVT 与指定压力的 NpT 是不同物理约束。使用案例 21 已验证的步长与力、周期体相水，并在 NpT 前完成应力测试。

输入。 用上方 NVT MD 段替换 NVE，保留轨迹输出；100 fs 耦合时间只是起点。验证压力和初始密度后，可将 ENSEMBLE 改为 NPT_I 做各向同性体相实验，在 FORCE_EVAL 加解析应力，并在 MD 下增加 1 bar、1000 fs 的 BAROSTAT。需确认所用方法及构建支持该系综。全柔性 NPT_F 是另一种实验，对小液体盒或表面未必合适。晶胞向量与坐标应同频率保存，可在 MOTION/PRINT/CELL 下设置 EACH/MD 1。

流程及解读。 静态检查后进行 NVT 平衡，观察温度、势能与结构。比较第二种耦合时间，区分平衡均值与动力学敏感性：耦合过强即使均值合理也可能扰动动态性质。NpT 还应观察体积、密度及压力，接受小盒中瞬时压力的大幅涨落。依靠平稳性及独立起点判断平衡区间，生产系综与耦合要匹配目标量。扩散及振动相关函数需额外检查动力学扰动。带温压耦合时，扩展体系守恒量不同于简单 K+U；平均温度正确不证明密度、结构或混合充分。

限制、练习与图。 恒压器不能修复错误电子数或未收敛网格应力。NVT 转 NpT 是分布改变，不能把前后直接当同一统计样本。练习比较两种耦合下温度、体积及结构量的分块均值，解释压力为何需要长平均，以及真空薄层为什么不该采用各向同性体相恒压。原创图用两种箭头分别表示与温度库交换及体积对压力库响应。中文标签：固定体积、热浴、可变体积、压力库、弃去平衡段。