PSE Molekulardynamik WS13

Term

WS 13

Lecturer

Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz,
Wolfgang Eckhardt

Time and Place

t.b.a. , 02.07.023

Audience

Bachelor-Praktikum (Modul IN0012) Studenten der Informatik (Bachelor)

Tutorials

-

Exam

-

Semesterwochenstunden / ECTS Credits

6 SWS (6P) / 10 Credits

TUMonline

PSE Molekulardynamik

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Aktuelles

• Anmeldung via TUMOnline.
• Es wird in Gruppen von 3 Studenten gearbeitet. Die Gruppeneinteilung findet in der ersten Stunde im Wintersemester statt.

Aufgabenblätter

Datum

Folien

Blatt und Zusatzmaterial

Vorbesprechung

• Vorbesprechung: Donnerstag, 11. Juli 2013, 15.30 - 16.30 Uhr im Raum 02.07.023
• Falls es Fragen vorab gibt, bitte per Email an Wolfgang Eckhardt

Beispiel

• Zwei Ergebnisse aus dem letzten Semester:
  • Simulation eines fallenden Tropfens
  • Simulation der Rayleigh-Taylor Instabilität

	(Screenshots eines Erstarrungsprozesses in unterschiedlicher Genauigkeit - Der Simulationscode gewann den Gordon Bell Preis 2005)
	(Screenshot einer nanoskaligen Strömung durch ein Nanoröhrchen)

Inhalt

Der Anstieg der Leistungsfähigkeit aktueller Rechensysteme ermöglicht die Simulation immer größerer Systeme mit zunehmender Genauigkeit. Aus diesem Grund werden Experimente aus unterschiedlichsten Bereichen wie der Chemie, Biologie, Verfahrenstechnik, u.a. zunehmend durch Simulationen ersetzt. Gegenstand aktueller Forschung ist u.a.:

• Simulation des Verhaltens von hochgefährlichen Stoffen
• Simulation von Stoffen an kritischen Zustandspunkten, an denen keine Experimente möglich sind
• Erforschung von molekularen Modellen
• Simulation von Strömungen oder Reaktionen, die eine höhere Genauigkeit erfordern, als es mit makroskopischen Mitteln (z.B. partiellen Differentialgleichungen) möglich ist.

Eine Möglichkeit zur Untersuchung der o.g. Fragestellungen bietet die molekulare Simulation. Hierbei wird versucht, Stoffeigenschaften zu berechnen, indem die Interaktion eines Moleküls mit seinen Nachbarn simuliert wird.

In diesem PSE soll nun in überschaubaren Schritten ein einfacher Molekulardynamiksimulator in C++ entwickelt werden, der die Durchführung wichtiger grundlegender wissenschaftlicher Experimente ermöglicht.

Auf diese Weise soll den Teilnehmern ein Einblick in ein spannendes Forschungsgebiet ermöglicht werden. Es soll demonstriert werden, wie man mit einfachen Grundmitteln sehr schöne und realistische Ergebnisse für ein System erzielen kann, das auf den ersten Blick vielleicht als chaotisch oder zu komplex anmuten mag.

Voraussetzungen

• Grundkenntnisse in der Objektorientierten Programmierung
• Kenntnisse in C/C++ nicht notwendig, aber von Vorteil
• Interesse am spannenden Thema und an einem Blick über den Tellerrand der Informatik

Literatur

Molekulardynamik

• Griebel, Knapek, Zumbusch: Numerische Simulation in der Molekulardynamik; Springer 2003
• Griebel, Knapek, Zumbusch: Numerical Simulation in Molecular Dynamics. Springer, 2007

C++

• www.cplusplus.com
• www.cppreference.com

• Steve Qualline: Practical C++ Programming. O'Reilly, 2003
• Scott Meyers: Effective C++. Addison-Wesley, 2007
• Scott Meyers: More Effective C++. Addison-Wesley, 2007