了解lammps中NVE/NVT/NPT三种系综的特性和区别：

系综是lammps模拟中的一个重要环节，系综种类及对应参数选择的直接决定了模拟结果程度的好坏。然而，由于各种体系、特定条件、系综种类和参数多且复杂，这就使得选择合适的系综及参数对于初学者而言并不是轻松的事。
针对这个问题，青山特意系统的介绍了三种常见的系综属性及它们之间的区别，帮助lammps初学者对此不再困惑。

系综：

首先要了解系综是什么？
系综定义：系综是指大量性质和结构完全相同的、处于各种运动状态的、各自独立的系统的集合，全称为统计系综。系综是用统计方法描述热力学系统的统计规律性时引入的一个基本概念;系综是统计理论的一种表述方式。
系综是假想的概念，并不是真实的客观实体。真正的实体是组成系综的一个个系统，这些系统具有完全相同的力学性质。
每个系统的微观状态可能相同，也可能不同，但是处于平衡状态时，系综的平均值应该是确定的。
我对系综的理解：系综是描述热力学系统中粒子的运动及相互作用力的规律。

LAMMPS中的系综：

我们重点的关注对象是lammps中的三类系综，它们才直接决定了我们模拟结果的优劣。
在lammps模拟中，常用的系综有nve、nvt、npt三种系综，下面说说这三种系综的使用方法

1.NVE系综（微正则系综）：

nve系综保证系统中原子数量n、体系总体积v和体系总能量e保持不变。
nve系综没有控温的功能，初始条件确定后，在力场的作用下，原子速度发生变化，相应的体系温度发生变化。
我们知道，体系总能量e=势能+动能，温度发生变化，动能就会变化，势能和动能相互转换，总能量保持不变。

nve使用方法：

fix 1 all nve

nve语法比较简单，使用fix语句确定原子组就可以了，nve系综对边界条件没有要求。

2.NVT系综（等温等体积）：

nvt系综保证体系的原子数量n、体积v和温度t保持不变。
nvt系综下，模拟盒子box的尺寸不会发生变化，lammps通过改变原子的速度对体系的温度进行调节。

NVT使用方法：

fix ID group-ID nvt temp Tstart Tstop Tdamp
#fix  1 all nvt temp 300 300 100*dt

其中：

ID：fix语句ID标识符

group-ID：原子组标识

temp：温度标识

Tstart：初始温度

Tstop：结束温度

Tdamp：阻尼系数

Tstart、Tstop主要设置初始和结束温度，Tdamp称为阻尼系数，主要是控制温度调节的幅度，在nvt系综中，Tdamp一般设置为100*timestep。

3.NPT（等温等压）：

npt系综保证体系的原子数量n、压强p和温度t保持不变。
npt系综不仅进行控温，还进行控压。和nvt一样，npt系综通过调节原子速度调控温度，不同的是，npt系综下box的尺寸可以发生变化。
npt系综通过改变box的尺寸调节压力，比如，当体系压力超过设定值时，扩大box尺寸降低压力。

fix ID group-ID npt temp Tstart Tstop Tdamp Pstart Pstop Pdamp

npt语法和nvt差不多，只不过多了Pstart Pstop Pdamp三个参数进行压力控制。
Pstart、Pstop分别为初始压力、结束压力，Pdamp压力调节阻尼系数，通常为1000*timestep。

#温度300k，iso表示在各个方向上进行控压，压力为0
fix 1 all npt temp 300.0 300.0 100*dt iso 0.0 0.0 1000*dt
#温度300k，对x、y方向进行控压，z方向不控压
fix 1 all npt temp 300.0 300.0 100*dt x 0.0 0.0 1000 y 0.0 0.0 1000*dt
#例子
velocity          all create 300 12345 dist gaussianfix               1 all npt temp 300 300 1 iso 0 0 1 drag 1

需要注意的是，npt在控压方向上必须保证边界条件为p，否则会出错。

4.选择考量：

选择系综主要与模拟的体系、模拟的目的有关。
nve系综是一个封闭的系统，与外界没有能量交换，一般用于不需要控温、体系内能量相互转换的模拟，比如石墨烯卷曲到纳米棒。
在大多数模拟中，用nvt或者npt都可以。
以拉伸为例，使用deform进行拉伸，系综可以为nvt，也可以为npt，不过在npt下更有容易模拟泊松效应。
使用velocity方式进行拉伸，在拉伸方向只能为s边界，使用nvt系综更方便。
nvt和npt系综也可以配合使用，比如，对于比较复杂的模型，可以先进行nvt系综下弛豫，然后再进行npt系综下的弛豫。
系综的选择没有统一的规则，最好的方法是多读文献，相同的模拟环境下，看看文献中用的是哪种系综