case05: 一维原子链纵波模拟
60 个原子沿 x 轴排列,相邻原子用弹簧连接。原子 1 受 x 方向驱动力作用,产生沿链传播的纵波。
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 x 方向自由振动(fix_x=0, fix_y=1, fix_z=1),y, z 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(x 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:
x(t) = A_x \cdot \cos(2\pi f_x t + \phi_x)
当前参数:A_x = 0.5, f_x = 1.0 Hz, φ_x = 0°, period = all(全程驱动)。
动力学行为
原子 1 沿 x 方向的受迫振动通过弹簧逐次传递给相邻原子,形成沿链传播的纵波(压缩波/疏密波)。由于 x 方向的弹簧力是线性的(F ≈ k·Δx),纵波的传播速度较快,能量沿链高效传递。
使用方法
cd examples/case05
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。