生物分子模拟中的PDE模型与高效计算

基本信息
批准号:91230106
项目类别:重大研究计划
资助金额:70.00
负责人:卢本卓
学科分类:
依托单位:中国科学院数学与系统科学研究院
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:岳兴业,陈旻昕,涂斌,谢妍,路建波,李翰林,彭波,乔瑜
关键词:
物理数学模型均匀化偏微分方程生物分子模拟高效计算
结项摘要

Develop and improve the PDE models in molecular simulations. The work includes (1) obtaining electrostatic Poisson and Poisson-Boltzmann equations with variable dielectric coefficient by using homogenization approach, (2) developing a set of electrostatic and diffusion models with ionic finite sizes and correlation effects by introducing new physical interactions or by coupling continuum simulation and discrete molecular dynamics simulation. At the same time, develop and implement (1) stable and efficient numerical methods for solution of above multi-physics coupled PDEs, (2) multi-core multi-thread parallelization for our fast multipole boundary element electrostatic calculation, and (3) large scale MPI parallelization for our finite element computation for non-linear PDE(s), in order to realize high efficient computing for the PDE model-based molecular dynamics simulation. In addition, develop methods for molecular mesh generation required by the numerical methods for PDE(s) solutions. The work includes improving surface mesh quality, exploring new methods for volume mesh generation, and parallelization of the mesh generation algorithms.

发展和改进分子模拟中的PDE模型,主要有(1)用均匀化方法得到变系数的静电Poisson和Poisson-Boltzmann方程,(2)通过引入新的物理相互作用或通过耦合连续性模拟与离散分子动力学模拟而得到的包含离子尺寸和关联效应的静电与扩散模型等。同时,发展和实现稳定高效求解多物理耦合方程组的数值方法、快速边界元静电计算的多核多线程并行、以及对非线性PDE(s)的有限元计算的MPI大规模并行,达到对我们以上发展的基于PDE模型的分子模拟的高效计算。另外,发展数值求解PDE(s)所需要的分子网格生成方法,改进分子表面网格的质量,研究产生立体网格的新方法,并实现网格生成的并行化。

项目摘要

发展和改进了分子模拟中的PDE模型,主要有(1)发展了数值求解PDE(s)所需要的分子网格生成方法,改进分子表面网格的质量,研究产生立体网格的新方法。(2)研究了包含离子尺寸和关联效应的静电与扩散模型等。(3)同时,发展和实现稳定高效求解多物理耦合方程组的数值方法、快速边界元静电计算的多核多线程并行、以及对非线性PDE(s)的有限元计算的MPI大规模并行,达到对我们以上发展的基于PDE模型的分子模拟的高效计算。(4)用均匀化方法得到变系数的静电Poisson/Poisson-Boltzmann方程,并研究了均匀化的扩散方程。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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