[发明专利]一种基于Python对ReaxFF力场计算结果数据处理的方法

说明书

一种基于Python对ReaxFF力场计算结果数据处理的方法，属于化学分子反应动力学技术领域，该方法包括以下步骤：步骤一、读取和整合分子类型信息species文件的数据；步骤二、对整合分子信息output.txt文件进行分子分类；步骤三、对各产物进行分子量计算，得到各产物的分子质量百分比。本发明提供的处理方法能够高效便捷的读取模拟产生的多样的数据文件类型，减少数据文件在转存格式花费的时间和步骤；并且该方法可以归纳具有多样性的模拟产物的分子类型，可以得到多种产物随时间的变化，为反应分子动力学模拟探索各种工况下的热解燃烧微观机理，明确产物变化规律提供便利。

技术领域

本发明属于化学分子反应动力学技术领域，具体涉及一种基于Python对ReaxFF力场计算结果数据处理的方法。

背景技术

分子模拟是利用计算机以分子模型模拟分子的结构和行为，从而获得分子体系的各种物理和化学特性。反应分子动力学模拟是反应力场和分子动力学的结合，将GPU并行与基于化学信息学分析化学反应相结合的新方法,可使规模为～10,000原子的规模在桌面机上高效模拟，其具有比较高的预测准确度，又能比较简单地描述化学反应方法的优点。Lammps(Large-scaleAtomic/Molecular Massively Parallel Simulator)主要运用分子动力学模拟相关的一些计算模拟工作。Lammps可以支持包括气态，液态或者固态相形态下、各种系综下、百万级的原子分子体系，还可以提供支持多种势函数。

ReaxFF(Reactive Force Field)反应力场是基于键级的化学反应力场，为系统研究凝聚态性质及处理其中可能存在的化学反应提供了可能，而且能够在不预先定义化学反应路径的前提下模拟具有反应性的分子体系的化学反应。ReaxFF力场现在已经覆盖了元素周期表的30多种元素，模拟体系范围广：例如可以模拟碳氢有机小分子体系，高分材料体系、金属氧化物体系等快速反应过程(爆炸、燃烧，热解等)。ReaxFF MD(Reactive ForceField Molecular Dynamics)现在已经成为分子模拟中一种重要的模拟手段。

Lammps支持的ReaxFF力场模拟在碳氢化合物体系成功运用，使国内外学者对探索更为复杂的煤热解和燃烧机理方面产生了浓厚的兴趣，越来越多的人利用ReaxFF力场计算和构建大型煤分子体系来模拟热解和燃烧的过程。

但是对于含有成千上万原子的复杂体系的统计分析却较为困难，复杂体系的数据量庞大冗杂，且数据文件类型多样，利用人工筛选数据，不仅耗费时间长，且准确率较低。另外，通过统计整理结果文件，然后利用Excel或者Origin进行函数计算，再进行绘制图形的方式不仅步骤繁琐，且工作效率低下。对于模拟结果产生的数据文件，目前还没有形成成熟的分析手段进行处理。因此本发明提出一种方便快捷的数据处理方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效便捷的基于Python对ReaxFF力场计算结果数据处理的方法。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于Python对ReaxFF力场计算结果数据处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、读取和整合分子类型信息species文件(分子类型信息源原件)的数据：

1.1、采用基于ReaxFF力场得到包含每个时刻下的分子种类和分子数量的species文件，并搭建Python环境；

1.2、然后使用Python导入linecache、datatime、csv等标准模块，并从copy模块中导入deepcopy进行分子类型信息源文件的保护，防止分子类型文件被误改；并使用def函数定义整个读取和整合功能，以此进行反复调用；