Co bude dělat kapička vody v silném elektrickém poli? Viz též úloha "Elektrospinning".

K simulaci použijte cookewslc. Paralelní verze zde není příliš výhodná.

=============== Silové pole ===============

----- Připravte soubor SPCE.che s tímto obsahem: ------
water SPC/E water model
parameter_set = sea
Hp0.4238 Hp0.4238
    \    /
     On.8476
-----------------------------------------------------
a vygenerujte silové pole takto:
   blend -o voda -h SPCE

=============== Základní kapka  ===============

Počet molekul by měl být spíš větší, řekněme aspoň 1000. 
Můžete začít, řekněme, s 300, ale výsleky nebudou průkazné.
Protože se kapka bude protahovat, je dobré hned začít s protaženým boxem.

ÚKOL: Vypočtěte nejprve průměr kapky vody s daným počtem molekul a vyjádřete ho v Ångstromech (Å nebo AA); simulační box by měl být ve směrech y,z alespoň 1.6x tak velký, ve směru x aspoň 2.2x.  Ale nezvětšujte box příliš, simulace by se zpomalila.

Vhodný definiční soubor:
------------------ voda.def -----------------
n=POCET MOLEKUL
N[0]=n                ! pocet molekul vody SPC/E
rho=0                 ! referencni hustota [kg/m3] (1/10 boxu bude kapka)
cutoff=0              ! elst cutoff pro Ewalda bude automaticky nastaven
LJcutoff=12           ! LJ cutoff [AA]
x=DOPLNTE             ! vypocteny prumer [AA]; lze pouzit i vzorec obsahujici n
L[0]=x*2.2            ! x-velikost boxu
L[1]=x*1.6            ! y-velikost boxu
L[2]=x*1.6            ! z-velikost boxu
noint=5 h=0.01/noint  ! pocet kroku/cyklus a delka kroku [ps]
dt.plb=1              ! jak casto se bude zapisovat "playback" [ps]
dt.prt=1              ! jak casto se bude zapisovat radek protokolu
thermostat="Berendsen"! frikcni termostat
T=298                 ! teplota [K]
tau.T=0.5             ! casova konstanta termostatu [ps]
;
-------------------------------------------------

------------------ drop.get -----------------
init="crystal"   ! pravidelna mriz
center.K[0]=1    ! pritazliva sila ke stredu boxu v ose x
center.K[1]=1    ! pritazliva sila ke stredu boxu v ose y
center.K[2]=1    ! pritazliva sila ke stredu boxu v ose z
no=500;
center.K[0]=0    ! vynulovat silu
center.K[1]=0
center.K[2]=0
no=1000;
--------------------------------------------

Simulace (cca 2 minuty pro 300 molekul)
   jsub -n JOBNAME cookewslc voda drop

Prohlednout kapku, soubor drop.plb:
  show drop.plb (nebo "start drop.plb" nebo z Midnight Commanderu)
Prohlednout relaxaci (hlavne koncovou teplotu), soubor drop.cp:
  showcp -p drop.cp

============== Zapnout pole =============

Proveďte několik simulací s různým polem.
Vhodná pole jsou řádově 5e8 V/m - zkuste menší i větší

Zkopírovat konfiguraci, např.:
  cp drop.cfg drop5e8.cfg

Data pro simulaci:
---------- drop5e8.get ---------------
init="start"
el.E[0]=5e8         ! pole ve smeru x [V/m]
no=3000;            ! 100 = 1 ps, tak, aby se ustalil tvar
-------------------------------------

Nechte počítat (cca 4 minuty pro 300 molekul):
   jsub -n JOBNAME cookewslc voda drop5e8

A pak analyzujte tvar vzniklých kapek.

Otázky:

- Kapka se protáhne ve směru pole.  Je protažení úměrné intenzitě pole nebo nějaké vyšší mocnině intenzity pole?
- Při jakém poli dojde k propojení v periodických podmínkách a vzniku vlákna?
- Jak toto vše závisí na počtu částic?

Pozn.: pro analýzu tvaru kapky buď převeďte .plb na .pla utilitou plb2asc a napište si program, nebo můžete využít následující jednoduchý příkaz, který vypíše velikost kapky (max-min) ve všech směrech. Nejprve si zjistěte počet obrázků v .plb příkazem
   plbinfo drop5e8.plb
Pak napište smyčku (v jazyce shellu "bash"):
   for (( i=1; i<=POCET; i++ )) ; do plbframe drop5e8.plb - $i | plbinfo - | fgrep range ; done > range.dat
V souboru range.dat po odstranění prvního sloupce najdete "range" v x,y,z.
Dejte pozor na to, že se občas může molekula vypařit - výsledek je pak nesmyslný

Ještě více automaticky:
  N=drop5e8
  for (( i=1; i<=`plbinfo +f $N.plb`; i++ )) ; do plbframe $N.plb - $i | plbinfo - | fgrep range ; done | field 3-5 > $N.dat