První část je věnována částicovým simulačním metodám. Patří sem simulační metody používaných ve fyzice mnoha částic - Molekulární dynamika a Metoda Monte Carlo, kinetické simulace pomocí metody Monte Carlo řešící problémy transportu částic a částicové simulační metody ve fyzice plazmatu (případně astrofyzice). Druhá část je věnována problémům řešení Maxwelllových rovnic, problémům kvantové fyziky a přehledu některých algoritmů umělé inteligence.
Metody počítačové fyziky 2
| Kód: | MPF2 |
| Www: | http://pi.fjfi.cvut.cz/html/joomla/index.php/en/vyuka/metody-pocitacove-fyziky |
| Hodiny: |
|
Osnova přednášky
- Statistická fyzika a úvod do molekulární dynamiky
- Potenciály a integrace pohybových rovnic
- Měření v molekulární fyzice a realizace simulace
- Základy metody Monte Carlo, Monte Carlo integrace
- Metropolisův algoritmus
- Kinetické Monte Carlo simulace pro transport částic
- Částicové simulace ve fyzice plazmatu
- Metoda Particle in Cell
- Metody řešení Maxwellových rovnic
- Metoda konečných diferencí v časové oblasti (Finite Difference Time Domain)
- Numerické simulace problémů kvantové fyziky
- Algoritmy z oblasti umělé inteligence
Osnova cvičení
- Přesnost a stabilita metod pro integraci pohybových rovnic
- Simulace molekulární dynamiky a měření párové korelační funkce
- Metropolisův algoritmus
- Transport rychlých elektronů v pevné látce pomocí kinetického Monte Carlo
- Příklady elektrostických simulací pomocí Particle in Cell
- Šíření elektromagnetického pulsu pomocí metody Finite Difference Time Domain
Doporučené materiály:
- H. Gould, J. Tobochnik, W. Christian: An Introduction to Computer Simulation Methods - Applications to Physical Systems, 3rd edition, Pearson, 2007.
- R.H. Landau, M.J. Páez, Ch.C. Bordeianu: A Survey of Computational Physics - Introduction to Computational Sciences, Princeton University Press, 2008.
- I. Nezbeda, J. Kolafa a M. Kotrla: Úvod do počítačových simulací. Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, skriptum University Karlovy (Karolinum, Praha 1998, 2003).
- D.C. Joy: Monte Carlo modeling for electron microscopy and microanalysis, Oxford University Press, New York, 1995.
- A. Bondeson, T. Rylander, P. Ingelstrom, Computational Electromagnetics (Texts in Applied Mathematics), Springer, 2005.
Získání zápočtu: povinná účast s povolenou absencí 3x za semestr, vypracování úlohy a její prezentace na hodině podle dohody s vyučujícím
Úlohy:
- Jednoduchá molekulárně dynamická simulace Lennard-Jonesovy tekutiny pomocí kódu ljfluid
- Simulačního kód FLUKA a nějaký ze vzorových příkladů
- Simulační kód Meep a nějaký ze vzorových příkladů
- Simulační kód EPOCH a nějaký ze vzorových příkladů
- Simulační kód LAMMPS a nějaký příklad v něm s popisem vstupního souboru např. zde
Otázky ke zkoušce: zde
