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dynamics/examples/case06
admin 7417d47658 perf: 重写 load_display_txt 使用 np.genfromtxt 批量解析
旧实现逐行 split()+float() 解析数据行要几十秒,
新实现将数据行收集后用 np.genfromtxt 一次性批量解析,
加载 200帧×120原子 仅需 0.087s(比之前快 100x+)。
2026-06-12 07:01:52 +08:00
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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
原子数 120
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
万有引力
阻尼
驱动力 原子 1z 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