如何在lammps中添加气液边界条件？

Question

想用lammps模拟气泡
pair_style用granular
不同的相用颗粒密度区分
示意图如下

图中黄色的部分是气泡，蓝色的部分是周围的液体（水）

气泡和水之间想加边界条件，在气泡运动、变形过程中，两相的颗粒不会互相渗透
有点儿像lammps中的fix wall/reflect，但是fix wall/reflect的wall是固定位置的平面，但是我的气泡会变形，一旦变形壁面就不是原来的平面了
我还尝试了fix wall/gran，但是也不能避免渗透，水中的颗粒会往中间跑，如下图（黄色的水颗粒跑到了中间代表气泡的白色颗粒之间）：

请问lammps中有这种气液两相边界条件吗？如果没有，我应该改哪个源文件呢？

Answer 1

在 LAMMPS 中，要实现气液两相之间的边界条件，可以使用 fix wall/region 命令。这个命令可以定义一个区域，该区域内的粒子在运动过程中会被限制在区域内部，并且可以对区域内的粒子施加力或速度等操作。

对于你的问题，可以将气泡的形态定义为一个区域，并使用 fix wall/region 命令将气泡内的颗粒限制在区域内部，同时将气泡的形态作为一个变量在模拟过程中动态修改。

具体实现步骤如下：

定义一个气泡区域，该区域内的粒子在模拟过程中不会穿过区域边界。可以使用 LAMMPS 中的 region 命令定义一个球形区域，例如：
Copy
region bubble sphere x y z xc yc zc radius units box
其中，xc、yc、zc是气泡的中心坐标，radius是气泡半径，units是区域坐标的单位，box是边界框。

使用 fix wall/region 命令将气泡内的颗粒限制在区域内部。例如：
Copy
fix bubble wall/region bubble gran model hooke/spring c_spring 1e6
该命令将气泡区域定义为一个弹性墙，c_spring参数表示弹性系数，可以根据实际情况进行调整。

在模拟过程中，可以通过修改气泡区域的形态，实现气泡的变形。例如，可以在每个时间步长中，重新定义气泡区域的形态，然后使用 fix wall/region 命令更新气泡内的颗粒位置。这可以通过编写自定义的 fix 命令实现，或者修改 LAMMPS 的源代码以实现特定的功能。
需要注意的是，使用 fix wall/region 命令时，要确保气泡区域与水区域之间有明确的边界，以避免粒子渗透的情况发生。另外，关于使用 fix wall/gran 命令，但是出现颗粒渗透的问题，可能是因为该命令只能限制颗粒在墙面的法向方向上的运动，而无法限制其在墙面的切向方向上的运动。因此，在气泡的变形过程中，墙面的法向方向可能会发生变化，导致颗粒在切向方向上发生渗透。因此，使用 fix wall/region 命令可能更适合你的情况。

Answer 2

boundary p p p
#进行npt系综下驰豫
……
#z方向改为s
change_box all boundary p p s
#进行拉伸
……

Answer 3

在LAMMPS中，可以通过设置不同的粒子密度、粒子间相互作用势函数和边界条件等，来模拟气液两相的系统

Answer 4

引用chatgpt部分指引作答：
在 LAMMPS 中，您可以使用 fix wall/gran/region 命令来定义区域内的颗粒与区域外的颗粒之间的边界条件。与 fix wall/gran 类似，fix wall/gran/region 可以定义由颗粒组成的圆柱体、球体和盒形等几何体作为边界区域。不同之处在于 fix wall/gran/region 可以根据边界区域的几何形状定义不同的法向和切向的壁面特性，通常情况下可以使边界区域不可渗透，即固定颗粒的位置。

在您这个案例中，可以使用 fix wall/gran/region 来定义气泡和周围的液体边界的不同特性。更具体地说，可以将气泡和周围的液体分别作为两个颗粒群组，并为两者之间的边界区域定义一个法向不可渗透的壁面，以避免气泡和液体之间的颗粒互相渗透。如果需要，也可以定义该区域的切向特性，使其适合您的模拟需求。

需要注意的是，在实现这个模拟过程时，需要将粒子模型的参数、力场和边界条件等参数与您的实际情况进行匹配。建议您仔细阅读 LAMMPS 手册中关于上述命令的具体用法，并进行相应的参数调整。