【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分子动力学，具体涉及一种冰水混合物的结晶团簇识别方法。
技术介绍
1、分子动力学确定同种分子所处的是固态还是液态需要使用一定的结晶识别方法。
2、当前结晶识别方法所遵循的基本原则是处于同样空间环境中的晶体分子应当具有液态分子不具有的数据相似性，steinhardt序参量识别与tenwolde方法都是基于这个原则的设计。两种方法对分子状态的判断都依赖于steinhardt向量的计算；其中，steinhardt方法直接计算某个分子与所有近邻原子的向量r的steinhardt向量的平均值，当该平均值超过某一阈值时，认为该分子从液态变为了固态，所处空间的分子排列从无序变成了有序；tenwolde方法及其衍生方法则是单独计算两个分子之间steinhardt向量的点积，当两个分子所处环境足够相似，该点积会趋近于1，代表两个分子处于同一空间对称性指导下的晶体结构中，即处于固态。但是两种方法在实际的应用过程中，研究者们往往还需要通过补充的近邻原子识别来识别完整的晶粒聚集体。这是因为固态中可能不仅仅存在同一种对称性结构，如冰的两种构型之间就存在对称性差别，ih冰相中就同时存在反对称结构键和对称结构键，而上述方法对数据相似性的要求潜在要求了晶体结构的强对称性，这就导致了上述方法的失效。对立方冰ic结构而言，每个键连接的一对分子都是关于键的中点中心对称的。而对于六边冰ih而言，连接轴向键的两个分子是关于键的中心平面镜像对称的，这就导致了数据差异，从而导致了现有识别方法对六边冰的轴向键失效，最终导致了现有识别方法对近邻原子的依
3、综上，现有技术中存在由于不能准确区分立方冰型与六边冰型、不能得到清晰的冰水界面导致的防除冰方法的选择模糊、冗余度过高、能耗高和防除冰效率低的缺陷。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种冰水混合物的结晶团簇识别方法，解决了准确区分立方冰型与六边冰型并得到清晰的冰水界面，使得防除冰方法的选择清晰、冗余度低、能耗低和防除冰效率高的问题。
2、本专利技术提供了一种冰水混合物的结晶团簇识别方法，对冰水混合物的每个分子建立近邻分子对列表，计算得到每个近邻分子对列表中每个近邻分子对中两个分子的球谐向量，用于通过计算得到第一点积和/或第二点积来与预设点积阈值作比较，进而判定得到该两个分子之间的固体键情况和每个近邻分子对列表中每个近邻分子对中两个分子之间的固体键情况，用于冰水混合物的结晶团簇识别。
3、进一步地，所述两个分子的球谐向量的第一点积的计算方式为a1/(b1·b2)，其中的a1指第一个分子的球谐向量的各分量与第二个分子的球谐向量的对应分量的共轭复数的乘积之和，b1指第一个分子的球谐向量的各分量的和的绝对值，b2指第二个分子的球谐向量的各分量的和的绝对值；所述两个分子的球谐向量的第二点积的计算方式为a2/(b1·b2)，其中的a2指第一个分子的球谐向量的各分量与第二个分子的球谐向量的对应分量的共轭复数的乘积的绝对值之和。
4、进一步地，所述冰水混合物的结晶团簇识别方法包括如下步骤：
5、步骤s1.基于近邻列表算法，对冰水混合物的任一分子i，将在以分子i为中心、rc为半径的近邻球内的所有近邻分子建立近邻分子对列表vli；
6、步骤s2.从近邻分子对列表vli中选出任一近邻分子对i,j，并对其中的分子i和分子j，分别利用球谐函数计算得到分子i的球谐向量和分子j的球谐向量；
7、步骤s3.计算得到分子i的球谐向量和分子j的球谐向量的第一点积，若大于预设点积阈值，则判定分子i和分子j之间存在对称固体键，进入步骤s5；否则进入步骤s4；
8、步骤s4.计算得到分子i的球谐向量和分子j的球谐向量的第二点积，若大于预设点积阈值，则判定分子i和分子j之间存在非对称固体键；否则判定分子i和分子j之间不存在固体键；
9、步骤s5.遍历近邻分子对列表vli，对除近邻分子对i,j外的每一对近邻分子对执行步骤s2～步骤s4，获得近邻分子对列表vli中所有近邻分子对的固体键识别结果，用于获得近邻分子对列表vli的结晶团簇识别结果；
10、步骤s6.遍历冰水混合物，对除分子i外的每个分子执行步骤s1～步骤s5，获得冰水混合物中所有近邻分子对列表的结晶团簇识别结果，完成冰水混合物的结晶团簇识别。
11、进一步地，步骤s5中的所述用于获得近邻分子对列表vli的结晶团簇识别结果包括：
12、根据近邻分子对列表vli中所有近邻分子对的固体键识别结果，如果一个分子被固体键连接到了一个结晶团簇上，则判定该分子属于该结晶团簇；如果一个分子没有被固体键连接到任何一个结晶团簇，则判定该分子属于水；
13、对近邻分子对列表vli中所有的分子进行判定，获得近邻分子对列表vli的结晶团簇与水的界面识别结果。
14、进一步地，步骤s5中的所述用于获得近邻分子对列表k的结晶团簇识别结果还包括：
15、根据近邻分子对列表vli中所有近邻分子对的固体键识别结果和近邻分子对列表vli的结晶团簇与水的界面识别结果，对于结晶团簇中的任一分子，如果该分子四周的四个键均为对称固体键，则判定该分子所在的部分结构为ic立方冰结构；如果该分子四周的四个键中存在非对称固体键，则判定该分子所在的部分结构为ih六边冰结构；
16、对近邻分子对列表vli的结晶团簇中所有的分子进行判定，获得近邻分子对列表vli的结晶团簇的冰型识别结果，与近邻分子对列表vli的结晶团簇与水的界面识别结果共同组成近邻分子对列表vli的结晶团簇识别结果。
17、进一步地，步骤s2中的所述对其中的分子i和分子j，分别利用球谐函数计算得到分子i的球谐向量和分子j的球谐向量具体包括：
18、在近邻分子对列表vli中搜索得到分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，对冰水混合物的每个分子建立近邻分子对列表，计算得到每个近邻分子对列表中每个近邻分子对中两个分子的球谐向量，用于通过计算得到第一点积和/或第二点积来与预设点积阈值作比较，进而判定得到该两个分子之间的固体键情况和每个近邻分子对列表中每个近邻分子对中两个分子之间的固体键情况，用于冰水混合物的结晶团簇识别。
2.根据权利要求1所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，所述两个分子的球谐向量的第一点积的计算方式为A1/(B1·B2)，其中的A1指第一个分子的球谐向量的各分量与第二个分子的球谐向量的对应分量的复共轭的乘积之和，B1指第一个分子的球谐向量的各分量的和的绝对值，B2指第二个分子的球谐向量的各分量的和的绝对值；所述两个分子的球谐向量的第二点积的计算方式为A2/(B1·B2)，其中的A2指第一个分子的球谐向量的各分量与第二个分子的球谐向量的对应分量的复共轭的乘积的绝对值之和。
3.根据权利要求2所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的冰水混合物的
5.根据权利要求4所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，步骤S5中的所述用于获得近邻分子对列表VLi的结晶团簇识别结果还包括：
6.根据权利要求5所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，步骤S2中的所述对其中的分子i和分子j，分别利用球谐函数计算得到分子i的球谐向量和分子j的球谐向量具体包括：
7.根据权利要求6所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，所述根据ri利用球谐函数计算得到分子i的球谐向量ql(i)包括：
8.根据权利要求7所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，所述根据ri计算得到分子i的Steinhardt序参数复数qlm(i)具体包括：
9.根据权利要求8所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，所述根据qlm(i)构建得到分子i的球谐向量ql(i)具体包括：
10.根据权利要求9所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4中的所述预设点积阈值的取值范围是[0.7,0.8]；步骤S1中的rc的取值范围是[3.1,3.5]，单位：Angstrom。
...【技术特征摘要】
1.一种冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，对冰水混合物的每个分子建立近邻分子对列表，计算得到每个近邻分子对列表中每个近邻分子对中两个分子的球谐向量，用于通过计算得到第一点积和/或第二点积来与预设点积阈值作比较，进而判定得到该两个分子之间的固体键情况和每个近邻分子对列表中每个近邻分子对中两个分子之间的固体键情况，用于冰水混合物的结晶团簇识别。
2.根据权利要求1所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，所述两个分子的球谐向量的第一点积的计算方式为a1/(b1·b2)，其中的a1指第一个分子的球谐向量的各分量与第二个分子的球谐向量的对应分量的复共轭的乘积之和，b1指第一个分子的球谐向量的各分量的和的绝对值，b2指第二个分子的球谐向量的各分量的和的绝对值；所述两个分子的球谐向量的第二点积的计算方式为a2/(b1·b2)，其中的a2指第一个分子的球谐向量的各分量与第二个分子的球谐向量的对应分量的复共轭的乘积的绝对值之和。
3.根据权利要求2所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的冰水混合物的结晶团簇识别方法，其特征在于，步骤s5中的所述用于获得近邻...
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