Equação de Langevin

De Física Computacional
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O método numérico escolhido para realizar a integração da equação é conhecido como BAOAB, desenvolvido por Leimkuhler e Mattews [1] utilizado para resolver equações diferenciais estocásticas.

Ele faz o uso de um método de separação das equações entre as denominadas A, B e O, respectivamente representadas:

r→(t+Δt2)=r→(t)+Δt2p→(t+Δt2)1m
p→(t+Δt2)=p→(t)+Δt2f→(t)
p′→(t+Δt2)=exp(−γΔt)p→(t+Δt2)+1−exp(−2γΔt)mkBTG→

O G→ aqui representa um número aleatório Gaussiano que faz o papel da força estocástica.

A equação "A" realiza meio passo no tempo da distância, a "B" realiza um meio passo para o momentum e o "O" contabiliza a contribuição estocástica equação.

Essas equações podem formar vários algoritmos de integração mas o utilizado nesse trabalho será o BAOAB:


p→(t+Δt2)=p→(t)+Δt2f→(t)(1)
r→(t+Δt2)=r→(t)+Δt2p→(t+Δt2)1m(2)
p′→(t+Δt2)=exp(−γΔt)p→(t+Δt2)+1−exp(−2γΔt)mkBTG→(3)
r→(t+Δt)=r→(t+Δt2)+Δt2p′→(t+Δt2)1m(4)
p→(t+Δt)=p′→(t+Δt2)+Δt2f→(t)(5)

É importante lembrar que entre os dois últimos passos é necessário atualizar o termo f→, já que ele pode depender de termos já atualizados como p→ ou r→.

Referências

  1. ↑ Leimkuhler, B., & Matthews, C. (2015). Molecular Dynamics: With Deterministic and Stochastic Numerical Methods. (Interdisciplinary Applied Mathematics; Vol. 39). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16375-8