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模块信息

介绍文档

编号	614
名称	GMX Viscosity
封面
描述	基于分子动力学模拟数据，采用 Einstein–Helfand（EH）和 Green–Kubo（GK）方法计算体系在 XY、XZ、YZ 三个剪切方向上的黏度。
标签	Trajectory Analysis Simulations Biologics
作者	WECOMPUT
发布时间	2026-10-13 20:09:25
参考文献	Ryogo Kubo, 1957, Statistical-Mechanical Theory of Irreversible Processes. I. General Theory and Simple Applications to Magnetic and Conduction Problems, Journal of the Physical Society of Japan, 12:6, 570–586 Eugene Helfand, 1960, Transport Coefficients from Dissipation in a Canonical Ensemble, Physical Review, 119:1, 1–9 Berk Hess, 2002, Determining the shear viscosity of model liquids from molecular dynamics simulations, The Journal of Chemical Physics, 116:1, 209–217

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GMX Viscosity

简介

根据上游分子动力学生产阶段的数据计算黏度。上传上游任务输出的 path.txt 后，模块自动读取压力张量、温度和体积，采用 Einstein–Helfand（EH）和 Green–Kubo（GK）方法分别计算体系黏度，并输出 XY、XZ、YZ 三个剪切方向的结果及相关曲线。

EH 根据压力积分的均方增量拟合黏度，GK 对压力自相关进行积分。可选择生产阶段、分析时间范围及两种方法的分析窗口；未填写时自动确定。

上传上游动力学任务输出的 path.txt，作为黏度分析输入，此项必填。模块自动读取生产阶段的压力张量、温度和体积。

指定生产阶段名称及分析顺序，多个名称用空格或逗号分隔。未填写时根据上游记录自动识别；存在多个生产阶段且没有顺序记录时需填写。

分析起始模拟时间，单位 ns，须为非负数且早于结束时间。未填写时从可用数据起点开始。

分析结束模拟时间，单位 ns，须为非负数且晚于起始时间。未填写时分析至可用数据终点。

最大相关滞后时间，单位 ps，须为正数且短于最长连续数据段。默认采用最长连续数据段时长的 1/8；增大此值需要更长的数据来估计时间误差。

Green–Kubo 积分截止时间，单位 ps，须为正数并位于最大滞后时间范围内。默认自动搜索稳定区间，实际采用最近的采样点。

Einstein–Helfand 线性拟合的起始滞后时间，单位 ps，须为正数、小于拟合结束时间并位于最大滞后时间范围内。未填写时自动搜索。

Einstein–Helfand 线性拟合的结束滞后时间，单位 ps，须大于拟合起始时间且不超过最大滞后时间。未填写时自动搜索。

分析起止时间以生产阶段记录的模拟时间为准，只使用完整落在所选范围内的压力区间。EH 拟合采用指定范围内的采样点；仅填写一侧边界时，另一侧自动确定。实际分析范围和窗口写入结果摘要。

粘度以 mPa·s 和 cP 表示，两者数值相同；JSON 同时提供 Pa·s。报告还给出自动读取的温度（K）、体积（nm³）、三个剪切方向的结果及可估计的时间块 95% 区间。

输出结果包括：

输出文件名称	说明
`viscosity_summary.json`	EH、GK 的体系粘度、温度体积、分析窗口及时间误差。
`viscosity_summary.txt`	可阅读的粘度结果摘要。
`pressure_tensor.xvg`	对称化后的瞬时 XY、XZ、YZ 剪切压力，时间单位 ps，压力单位 bar。
`pressure_intervals.csv`	各压力区间的均值、温度、体积及采样信息。
`viscosity_curves.csv`	三个剪切方向的自相关、GK 累计积分及 EH 均方增量。
`gk_acf.png`	压力自相关曲线。
`gk_running_integral.png`	GK 累计积分曲线及积分截止位置。
`einstein_msd.png`	EH 均方增量曲线及拟合窗口。

列名	说明
`group`	采样间隔相同的数据组编号，从 1 开始。
`segment`	组内连续数据段编号，从 1 开始。
`start_ps`	压力区间的起始模拟时间，单位 ps。
`end_ps`	压力区间的结束模拟时间，单位 ps。
`mean_XY_bar`	区间内对称化 XY 剪切压力均值，单位 bar。
`mean_XZ_bar`	区间内对称化 XZ 剪切压力均值，单位 bar。
`mean_YZ_bar`	区间内对称化 YZ 剪切压力均值，单位 bar。
`temperature_K`	区间温度，单位 K；缺失时仅在条件允许的情况下采用上游参考温度。
`volume_nm3`	区间体积，单位 nm³；缺失时仅在固定盒子条件下采用上游参考体积。
`nsum`	能量文件记录的区间累计采样数；0 表示该帧未保存累计计数。
`interval_source`	压力区间数据来源，用于区分区间统计、单次压力计算和瞬时压力积分近似。

viscosity_summary.txt 分别列出 EH、GK 的体系粘度。JSON 中的 results 保存两种方法的数值，system_viscosity_mPa_s 保存各分析数据组的 EH、GK 粘度。

两个方法分别采用自己的积分或拟合窗口，计算值直接保留。时间块 95% 区间无法估计时为空，体系粘度仍正常输出。三个方向的标准差反映方向差异。

续跑的重复区间核对后去重，数据缺口分别分析；不同采样间隔的数据分别列出各自的 EH、GK 结果。

Ryogo Kubo, 1957, Statistical-Mechanical Theory of Irreversible Processes. I. General Theory and Simple Applications to Magnetic and Conduction Problems, Journal of the Physical Society of Japan, 12:6, 570–586, DOI: 10.1143/JPSJ.12.570.
Eugene Helfand, 1960, Transport Coefficients from Dissipation in a Canonical Ensemble, Physical Review, 119:1, 1–9, DOI: 10.1103/PhysRev.119.1.
Berk Hess, 2002, Determining the shear viscosity of model liquids from molecular dynamics simulations, The Journal of Chemical Physics, 116:1, 209–217, DOI: 10.1063/1.1421362.