NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT
MÔ PHỎNG ĐIỆN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG
Nguyễn Minh Hiền
1

gười viết nghiên cứu hai kỹ thuật mô phỏng là kỹ thuật động lực phân tử
và kỹ thuật particle, trong đó tập trung chủ yếu vào kỹ thuật particle cho
mô phỏng điện tích. Đây là một kỹ thuật phù hợp với việc mô phỏng các đối
tượng không định hình như điện tích, nước, lửa Phần cuối cùng trình bày
một số kết quả thực nghiệm với bài toán mô phỏng chuyển động của các ion
dương và âm trong dung dịch chất điện phân dựa trên phương pháp particle.

1. MỞ ĐẦU
 c ng dng mnh m trong hu hc, t
khoa hn kinh t, k thut, gich S n c 
t s  t
c nh  x i gian tht
nh vn m gi ng.
nh s  n c     gii, vi    
gin t c c n mnh m u kin thc t  Vit
Nam, khi mu v i mng dng nh
chng dng hc, nhng ph n nay.
c ph m rt quan trn nhiu
 m, hi ng trong t     m, ch     cho nhng
u khoa hc v ng hng d thc ti o trong
vim   to
hc tc sinh d m bt nhanh
 i nhi nhiu thit b, mu vt
tic ht s la chn tt.
 u mt s k thung dng"  ng t
dng mt s m c v trong ging du






 






2.3. Mô phỏng điện tích bằng phương pháp động lực phân tử
Mô phỏng động lực phân tử (Molecular Dynamics Simulation  MDS) là một kỹ
thuật mô phỏng bằng máy tính nhằm nghiên cứu sự biến đổi theo thời gian của một
hệ tương tác n vật với công việc chủ yếu là tích phân phương trình chuyển động của
hệ. Yếu tố căn bản nhất của mô phỏng động lực phân tử là xác định được thế năng
tương tác giữa các vật trong hệ được xét. Thế năng tương tác có thể có rất nhiều
dạng, từ đơn giản như tương tác hấp dẫn giữa các ngôi sao, hành tinh trong vũ trụ
đến phức tạp như tương tác nhiều chiều giữa các phân tử và nguyên tử trong các
vật chất cụ thể, đặc biệt là các phân tử sinh học [5].
Từ biểu diễn thế năng ta có thể xác định được lực tương tác và phương trình
chuyển động của các vật. Việc giải phương trình chuyển động sẽ cho ta những kết
quả chi tiết về cấu hình của hệ tại mỗi thời điểm. Có hai đặc trưng quan trọng làm
cho mô phỏng động lực phân tử được quan tâm trong nhiều ứng dụng. Thứ nhất,
quá trình mô phỏng động lực phân tử giúp ta tìm hiểu được chuyển động riêng của
mỗi thành phần (mỗi hạt, mỗi phân tử) trong hệ thống như một hàm theo thời gian.
Thứ hai, thế năng tương tác sử dụng trong mô phỏng là xấp xỉ, chúng có thể được
thay đổi, điều chỉnh trong quá trình tính toán.
Trong mỗi quá trình được mô phỏng bằng phương pháp động lực phân tử, sự



i
i
Vt
Ft
rt
(2.2)
Dạng đơn giản nhất của thế năng được biểu diễn bằng tổng các thế năng cặp
đôi giữa từng cặp hạt trong hệ mô phỏng:
(2.3)

Với

ij
là thế năng tương tác cặp đôi giữa hạt thứ i và hạt thứ j. Ngoài ra thế
năng có thể được xác định có tính đến các tương tác cặp ba hoặc hơn nữa.



i ij
ij
V

Có nhiều phương pháp tích phân phương trình chuyển động dạng (2.1), trong
đó nhóm phương pháp Verlet được sử dụng tương đối phổ biến trong tính toán
MDS. Các ý tưởng chung cho quá trình tích phân phương trình chuyển động là
phương trình sẽ được tích phân từng bước với gia số thời gian là Δt.
Từ các thông số về vị trí r(t), vận tốc v(t) tại thời điểm t (và có thể r(t – Δt),
v(t – Δt) tại thời điểm t – Δt) của mỗi hạt thứ i trong hệ (i =1,2, N), bằng những

ttattrtrttr
2
2
1

 
   
t
ttrttr
tv



2



  
   

 

 
 
 
 

                
(frame buffer).
 c l thc thi bt c tp ln m

 
              
                
 

  
Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm dòng điện trong chất điện phân
Dung dịch
chất
điện phân
 
 
 
 
 
 
2.4.4. Kết quả thu được
   t s kt qu  c
ng s chuyng c
trong ch   i s ng mi
lo u ki
u ki   n chy qua. S
   c    thay
   n c i s dng.
 u
khit ngu i
chu 
      chuy ng
c          tr v tr      i


Lennard

Jones Molecules, Physical Review, vol. 159, Issue 1, p. 98103.
10. Adrian Scott, Getting Started in VRML, .
RESEARCH ON SOME ELECTRIC SIMULATION
TECHNIQUES AND APPLICATIONS
Nguyen Minh Hien
Abstract
The research studies two simulation techniques: molecular dynamic technique and particle
technique, where the latter is used for electric simulation. This technique is suitable for simulating
amorphous objects such as electric, water, fire, etc. In the last part, an experiment on simulating
motion of positive and negative ions in electrolyte solvent based on particle method gives the results
efficiency.