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龙图腾网获悉武汉大学申请的专利用于物质和材料的计算机仿真模拟的改进方法及装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115440324B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211039308.8，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权用于物质和材料的计算机仿真模拟的改进方法及装置是由万亮;梅青松;刘浩文设计研发完成，并于2022-08-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本用于物质和材料的计算机仿真模拟的改进方法及装置在说明书摘要公布了：本发明提供一种用于物质和材料的计算机仿真模拟的改进方法及装置，首先针对待进行计算机仿真模拟的物质和材料，构建一个该物质和材料的多粒子模型和系统；其特征在于：采用包含有Nose‑Hoover⊕Langevin方程组的多粒子系统动力学方程组来计算该物质和材料的多粒子模型中所有粒子的坐标与速度的值随时间变化的情况，所述Nose‑Hoover⊕Langevin方程组给多粒子系统中每个粒子赋予了3个额外的动力学量，设定每个粒子的额外动力学量为与该粒子的近邻偏心量相对应的热力学与统计力学量；根据获取的该物质和材料的多粒子模型在每个离散时间步对应的所有粒子的坐标与速度的值，对相应的物质和材料进行热力学与动力学分析。

本发明授权用于物质和材料的计算机仿真模拟的改进方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种用于物质和材料的计算机仿真模拟的改进方法，首先进行以下步骤1， 步骤1，针对待进行计算机仿真模拟的物质和材料，构建一个该物质和材料的多粒子模型和系统，实现如下， 对于含有N个粒子的任意物质和材料，所有粒子构成的集合记为{1,2,…,N}，用所有粒子在三维欧氏空间中的坐标X＝x1,x2,…,xN与相应的粒子动量P＝p1,p2,…,pN作为动力学量并构成相空间来描述该物质和材料的任意微观状态，任意某个粒子i的坐标为xi，粒子i的动量为pi＝mivi，mi为粒子i的质量，vi为粒子i的速度，i∈{1,2,…,N}，所有粒子的速度为V＝v1,v2,…,vN；设三维欧氏空间的笛卡尔坐标系的坐标轴为xi与vi和pi均为3维向量，X与V和P均为3N维向量；这些粒子间存在相互作用力，用UX表示所有粒子间相互作用势场对应的势能函数，则任意某个粒子i在α坐标轴方向所受的力表示为该粒子在三维欧氏空间中α坐标轴方向的坐标为所述粒子为原子或分子； 其特征在于：然后进行以下步骤2和步骤3， 步骤2，采用包含有方程组的多粒子系统动力学方程组来计算该物质和材料的多粒子模型中所有粒子的坐标X与速度V的值随时间变化的情况； 所述方程组给多粒子系统中每个粒子赋予了3个额外的动力学量所述每个粒子的3个额外的动力学量组成3维向量所有粒子的额外动力学量构成3N维向量S＝s1,s2,s3,…,sN；设定每个粒子的额外动力学量为与该粒子的近邻偏心量相对应的热力学与统计力学量； 所述粒子的近邻偏心量的计算方式为，先通过计算以该粒子所有最近邻粒子的几何中心为起点到该粒子所在位置的三维欧氏空间矢量来得到该粒子的近邻偏心位移RX，再以该粒子的近邻偏心位移RX的3个坐标轴分量的绝对值分别作为该粒子的近邻偏心量d的3个分量的值所有粒子的近邻偏心量构成3N维向量D＝d1,d2,d3,…,dN；所述粒子的近邻偏心量d是所有粒子的坐标X的函数，用于描述该粒子与其最近邻粒子之间的非协同运动的幅度； 由于粒子的近邻偏心量d、粒子的额外动力学量s与粒子在三维欧氏空间的位置x具有相同的物理量纲，多粒子系统被认为是在一个6维空间中运动；在这个6维空间中，将每个粒子在原三维欧氏空间中所定义的粒子的近邻偏心量与该粒子在额外空间中额外的动力学量以谐振子的方式进行耦合，再将该耦合相互作用势场对应的势能函数叠加到多粒子系统在原三维欧氏空间中粒子间相互作用势场对应的势能函数UX上，得到所有粒子在6维空间中粒子间相互作用势场对应的耦合叠加势能函数UκX,S；以该耦合叠加势能函数UκX,S为基础，采用包含有方程组的多粒子系统动力学方程组，来计算该物质和材料的多粒子模型中所有粒子的坐标X与速度V的值随时间变化的情况；所述方程组的构造方式为，粒子在原三维欧氏空间中的动力学量X随时间的变化遵循Nose-Hoover动力学方程，而粒子在额外空间中额外的动力学量S随时间的变化遵循Langevin动力学方程；所述Nose-Hoover动力学方程和Langevin动力学方程的粘滞系数是相互独立的，并且其各自的热浴温度也是相互独立的； 对所述包含有方程组的多粒子系统动力学方程组进行时间离散化数值处理，按时间步顺序自动化逐步运算求解多粒子模型的所有粒子的坐标X与速度V在每个离散时间步的数值，得到物质和材料的多粒子模型对应的所有粒子的坐标X与速度V的值随时间变化的情况与信息； 步骤3，根据步骤2获取的该物质和材料的多粒子模型在每个离散时间步对应的所有粒子的坐标X与速度V的值，对相应的物质和材料进行热力学与动力学分析。

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