Молекулярная динамика — различия между версиями
Mstislav (обсуждение | вклад) (→Код программы) |
Mstislav (обсуждение | вклад) (→Код программы) |
||
Строка 17: | Строка 17: | ||
==Код программы== | ==Код программы== | ||
Код программы: | Код программы: | ||
− | <div class=" | + | div class="mw-collapsible mw-collapsed"> |
+ | '''HTML:''' <div class="mw-collapsible-content"> | ||
+ | <syntaxhighlight lang="javascript" line start="1" enclose="div"> | ||
<br /> | <br /> | ||
window.addEventListener('load',main,false) | window.addEventListener('load',main,false) | ||
Строка 49: | Строка 51: | ||
var rad = 10; | var rad = 10; | ||
var dt=1/60; | var dt=1/60; | ||
− | + | ||
function Particle(x,y,vx,vy){ | function Particle(x,y,vx,vy){ | ||
var that=this; | var that=this; | ||
Строка 169: | Строка 171: | ||
} | } | ||
} | } | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
</div> | </div> |
Версия 14:33, 1 июня 2020
Описание
Данная работа посвящена визуализации движения частиц в замкнутом объеме. Цель проекта заключается в изучении основных принципов создания рабочей модели взаимодействия. Объект исследования – процесс использования языков программирования, а также физическая теория в области динамики. Предмет исследования – программные инструменты языков JavaScript и HTML.
Исполнители :Жукин Александр,
Литвинова Ярослава
Математическая модель
В данном проекте при расчете движения частиц применялась модель парного взаимодействия неполярных молекул Леннарда-Джонса, описывающая зависимость энергии взаимодействия двух частиц от расстояния между ними. Эта модель позволяет достаточно реалистично передать свойства реального взаимодействия сферических неполярных молекул.
Входные данные
- Количество частиц
- Вязкость среды
- Энергия связи
Визуализация
Код программы
Код программы: div class="mw-collapsible mw-collapsed">
HTML: 1 <br />
2 window.addEventListener('load',main,false)
3 function main(){
4 var N = document.getElementById("num").value;
5 Num = document.getElementById("num").value;
6 my = document.getElementById("my");
7 my.innerHTML =Num + " частиц";
8 var animation = 0;
9 var za = 0;
10 var ctx2 = canvasex2.getContext('2d');
11 var cplot = canvasex1.getContext('2d');
12 var cpl = canvasex3.getContext('2d');
13 var w = canvasex1.width;
14 var h = canvasex1.height;
15 var particles = [];
16 var t_max = 0;
17 var E=[];
18 var Ep=[];
19 una.onclick= function una(){
20 animation = 0;
21 }
22 start.onclick= function start(){
23 var D = document.getElementById("D").value; //энергия связи
24 var beta = document.getElementById("b").value; //вязкость
25 animation=1;
26 za += 1;
27 var l = canvasex2.height;
28 var a = 30; //равновесное расстояние
29 var m = 1;
30 var rad = 10;
31 var dt=1/60;
32
33 function Particle(x,y,vx,vy){
34 var that=this;
35 this.x=x;
36 this.y=y;
37 this.vx=vx;
38 this.vy=vy;
39 this.info = function (){
40 console.log('Position: ('+that.x+','+that.y+')\nVelocity: ('+that.vx+','+that.vy+')')
41 }
42 this.move=function(){
43 if ((that.x-rad)<0||(that.x+rad)>l){
44 that.vx*=-1;
45 }
46 if ((that.y-rad)<0||(that.y+rad)>l){
47 that.vy*=-1;
48 }
49 that.x+=that.vx*dt;
50 that.y+=that.vy*dt;
51 }
52 this.draw = function(){
53 ctx2.beginPath();
54 ctx2.arc(that.x,that.y,rad,0,2*Math.PI);
55 ctx2.fillStyle = '#9999FF';
56 ctx2.fill();
57 }
58 }
59
60 if (za==1){ // создание частиц
61 for(var i=0;i<N;i++){
62 var fi= Math.random()*2*Math.PI;
63 particles.push(
64 new Particle(
65 50+Math.random()*400,
66 50+Math.random()*400,
67 20*Math.cos(fi),
68 20*Math.sin(fi),
69 )
70 );
71 if (i!=0){
72 for (var z = 1;i-z>=0;z++)
73 {
74 if (Math.sqrt((particles[i].x-particles[i-z].x)*(particles[i].x-particles[i-z].x)+(particles[i].y-particles[i-z].y)*(particles[i].y-particles[i-z].y))<a)
75 { particles.length = particles.length-1;
76 i = i-1;
77 }
78 }
79 }
80 particles[i].draw();
81 }
82 }
83
84 function phys(){
85 var ep = 0;
86 for(var i=0;i<N;i++){
87 particles[i].move();
88 for(var j=0;j<N;j++){;
89 if(i!=j){
90 var F = 0;
91 var rx = particles[j].x-particles[i].x;
92 var ry = particles[j].y-particles[i].y;
93 var r = Math.sqrt(Math.pow(rx,2)+Math.pow(ry,2));
94 var K = Math.pow(1-Math.pow((r*r-1.21*a*a)/(16-1.21)/a/a,2),2);
95 if (r<1.1*a){ K = 1; }
96 if (r>4*a){ K = 0; }
97 if (r<15){ r = 15; }
98 F = K*(12*D/a)*(Math.pow((a/r),13)-Math.pow((a/r),7));
99 ep+=D*(Math.pow((a/r),12)-2*Math.pow((a/r),6));
100 particles[i].vx = (particles[i].vx*Math.exp(-beta*dt) - (rx/r)*F*dt/m);
101 particles[i].vy = (particles[i].vy*Math.exp(-beta*dt) - (ry/r)*F*dt/m);
102 }
103 }
104 }
105 for (var i=0;i<N;i++){
106 particles[i].x = particles[i].x+particles[i].vx*dt;
107 particles[i].y = particles[i].y+particles[i].vy*dt;
108 }
109 Ep.push(ep);
110 var e = 0;
111 for (var ii=0;ii<N;ii++){
112 e+=(particles[ii].vx*particles[ii].vx+particles[ii].vy*particles[ii].vy)/2;
113 }
114 E.push(e);
115 t_max+=dt;
116 }
117
118 function draw(){
119 ctx2.clearRect(0,0,500,500);
120 for(var i=0;i<N;i++){
121 particles[i].draw();}
122 var Ep_scale =(h-20)/Math.max.apply(null,Ep);
123 var E_scale =(h-20)/Math.max.apply(null,E);
124 var t_scale= w/t_max;
125 cplot.beginPath();
126 cpl.beginPath();
127 for (var i =0; i<E.length-1; i++){
128 cplot.clearRect(0,0,w,h);
129 cpl.clearRect(0,0,w,h);
130 cplot.moveTo(dt*i*t_scale,3*h/4-Ep[i]*(Ep_scale));
131 cplot.lineTo(dt*(i+1)*t_scale, 3*h/4-Ep[i+1]*(Ep_scale));
132 cplot.font = "28px calibri";
133 cplot.strokeText("Ep="+Ep[i].toFixed(1),20,280)
134 cpl.moveTo(dt*i*t_scale,h-E[i]*(E_scale));
135 cpl.lineTo(dt*(i+1)*t_scale, h-E[i+1]*(E_scale));
136 cpl.font = "28px calibri";
137 cpl.strokeText("Ek="+E[i].toFixed(1),20,280)
138 cplot.stroke();
139 cpl.stroke();
140 }
141 }
142
143 function control(){
144 if (animation!=0){
145 phys();
146 draw();
147 }
148 }
149 setInterval(control,1000*dt);
150 }
151 }