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- 所有 input.txt 新增 plot_wave_save_gif / plot_wave_save_mp4 参数 - dynamics.py 将参数传入 plot_wave() - plot_wave.py 根据 save_gif/save_mp4 标志条件保存文件 - 默认均为 0(不输出文件,只显示动画窗口)
case06: 一维原子链横波模拟
60 个原子沿 x 轴排列,相邻原子用弹簧连接。原子 1 受 z 方向驱动力作用,产生沿链传播的横波。
物理设定
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 原子数 | 60 |
| 排列 | 沿 x 轴等间距排列,间距为 1 |
| 约束 | 原子沿 z 方向自由振动(fix_x=1, fix_y=1, fix_z=0),x, y 锁定 |
| 弹簧 | 劲度系数 k=1.0,原长 L₀=1.0 |
| 重力 | 无 |
| 万有引力 | 无 |
| 阻尼 | 无 |
| 驱动力 | 原子 1(z 方向驱动) |
| 算法 | leapfrog(蛙跳法,能量守恒) |
驱动力
原子 1 的位置由 input/driver.txt 中的驱动力公式决定:
z(t) = A_z \cdot \cos(2\pi f_z t + \phi_z)
当前参数:A_z = 0.5, f_z = 0.1 Hz, φ_z = 90°, period = all(全程驱动)。
动力学行为
原子 1 沿 z 方向的受迫振动通过弹簧逐次传递给相邻原子,形成沿链传播的横波。由于 z 方向的振动是横向的,弹簧大部分张力在 x 方向,z 方向的有效刚度是非线性的——等效于一个三次方恢复力(FPU 型非线性),因此波速较慢。
使用方法
cd examples/case06
python run_dynamics.py
配置参数详见 input/input.txt,驱动力定义见 input/driver.txt,完整文档见 doc/index.html。