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V ASP+FROPHO 计算晶体材料声子谱及热性能梁超平（liangchaoping@）, May. 2010作者简介：梁超平，中南大学粉末冶金研究院07级硕士研究生，师从龚浩然教授，主要研究方向为计算材料学算法编程及材料跨尺度计算模拟。
目录一、编译fropho (1)二、一个简单的算例：BCC Zr的声子谱以及声子态密度 (2)简介Fropho是一个使用Fortran语言编写用于实现晶体声子分析程序。
它目前提供了V ASP 、 Wien2K 的接口用来计算原子受力，通过分析原子受力得到力常数矩阵。
从而根据力常数矩阵进行材料的声子谱及热性能分析。
其主要功能有：计算声子色散谱；计算声子态密度，包括分立态密度；声子热力学性质，包括自由能，热容量，焓。
接下来简要介绍程序的编译，通过一个简单的算例来介绍它的使用方法。
一、编译fropho1. 编译Fropho需要lapack数学库文件。
因此首先从 下载lapack-3.2.gz；2. 使用sftp上传至远程服务器；3. 解压缩lapack-3.2.gz；@node64:~> tar -zxvf lapack-3.2.gz4. 进入lapack-3.2，将make.inc.example 拷贝成make.inc@node64:~/lapack-3.2> cp make.inc.example make.inc5. 修改make.inc和Makefile将make.inc第22和26行改为ifort或者pgf90编译器，这样运算速度更快，这里的编译器要跟后面编译fropho一致。
然后将Makefile第11行注释掉，打开第12行6. 使用make lib 安装数学库，转好后在当前目录产生lapack_LINUX.a、blas_LINUX.a和tmglib_LINUX.a。
@node64:~/lapack-3.2> make lib7. 安装fropho从/ 下载fropho-1.3.3.tar.gz8. 解压缩；@node64:~/fropho> tar -zxvf fropho-1.3.3.tar.gz9. 进入fropho-1.3.3并configure设置好相应的编译器和链接数学库,链接这两个数学库的顺序不能错，不然不能使用；@node64:~/fropho/fropho-1.3.3> ./configure --prefix=where do you want to install fropho FC=ifort LIBS= "/your lapack-3.2 direction/lapack-3.2/liblapack.a your lapack-3.2 direction/lapack-3.2/libblas.a"10. 然后make；@node64:~/fropho/fropho-1.3.3>make@node64:~/fropho/fropho-1.3.3>make install11. 编译rubytools，进入rubyTools目录；@node64:~/fropho/fropho-1.3.3/rubyTools> ./makeTools.sh12. 大功告成，安装圆满完成了。
Wien2K编译方法：以root用户登陆1.准备intel安装intel编译器和mkl库1.拷贝所有安装文件到opt目录2.解压缩相应的文件,有icc和ifort以及mkl的安装文件。
3.开始安装icc:进入解压后的目录,运行install。
4.除去询问激活方式步骤时选择”以后激活”外,其余全部采用默认安装5.同样的步骤安装ifort和mkl.如果询问是否覆盖时,选择是6.安装完成后,将准备好的licenses文件拷贝到/opt/intel/compiler2 安装pgi编译器(可选)cd /softtar xzvf pgi-workstation-complete-x64-901.tar.gzcd Setuptar xzvf pgilinux-901.tar.gz./install...选择安装路径安装单机版...cd ../Cracktar xjvf pgi_9.0-1_linux64.tar.bz2cp pgi_9.0-1_linux64_patcher 安装目录cd 安装目录./pgi_9.0-1_linux64_patchercd /soft/Crack/license.dat 安装目录vi ~/.bashrc 加入下面内容#--- for pgi9.01PATH=/opt/pgi/9.01/linux86-64/9.0/bin:$PATHexport PA THMANPATH=$MANPATH:/opt/pgi/9.01/linux86-64/9.0/manexport MANPATHLM_LICENSE_FILE=/opt/pgi/9.01/license.datexport LM_LICENSE_FILELD_LIBRARY_PATH=/opt/pgi/9.01/linux86-64/9.0-1/libso:$LD_LIBRARY_PATHexport LD_LIBRARY_PA TH保存退出后重新登录或者source ~/.bashrc3 安装mpich因为wien2k采用intel编译器，这里采用intel编译器来编译mpichtar xzvf mpich-1.2.7p.tar.gzcd mpich-1.2.7pexport CC=iccexport CXX=icpcexport FC=ifortexport F90=ifort./configure --with-device=ch_p4 --prefix=/opt/mpich/intel –rsh=ssh –cc=icc –c++=icpc –fc=ifort –f90=ifortmakemake install设置环境变量:vi ~/.bashrc#--- for mpichMPI=/opt/mpich/intelexport MPIPATH=$PATH:$MPI/binexport PA THMPI_LIB=$MPI/libMPI_INCLUDE=$MPI/includeexport MPI_LIBexport MPI_INCLUDE重新登陆用户或者source ~/.bashrc后再编译下面的.注意：以后如果用普通用户最好将此加入普通用户的.bashrc中。
wien公式Wien公式是描述黑体辐射的一种数学公式，由德国物理学家威尔海姆·维恩于1893年提出。
该公式可以用来计算黑体辐射的频率分布以及其峰值频率。
在物理学和天文学领域中，Wien公式被广泛应用于研究热辐射和宇宙背景辐射等现象。
Wien公式可以表示为λ_max = C / T，其中λ_max是黑体辐射的峰值波长，C是维恩位移常数，T是黑体的温度。
维恩位移常数C 的数值约为2.898×10^-3 m·K，它是一个与普朗克常数和玻尔兹曼常数相关的物理常数。
根据Wien公式，我们可以得出一个重要的结论：随着黑体温度的增加，其峰值波长将变短。
也就是说，高温的黑体辐射更偏向于紫外线和可见光的频率范围，而低温的黑体辐射更偏向于红外线的频率范围。
这也是为什么我们经常把高温物体描述为“发出蓝光”或“发出白炽光”，而低温物体则被描述为“发出红光”或“发出红外线”。
Wien公式的推导基于经典物理学的热力学理论和电磁辐射理论。
根据热力学理论，黑体辐射的能量分布应该符合玻尔兹曼分布。
而根据电磁辐射理论，辐射能量与频率之间存在着平衡关系。
维恩在研究这两个理论的基础上，得出了Wien公式来描述黑体辐射的特性。
Wien公式的应用十分广泛。
在天文学中，我们可以根据黑体辐射的峰值波长来推断天体的温度。
例如，通过测量恒星的光谱，我们可以计算出恒星的表面温度。
在物理学中，Wien公式也被用于研究热辐射现象，如热电偶、热成像仪等设备的原理。
此外，Wien 公式还对研究宇宙背景辐射和微波背景辐射等重要现象提供了基础理论。
然而，在描述黑体辐射时，Wien公式并不能完全解释所有现象。
根据经典物理学的理论，Wien公式预言了一个所谓的“紫外灾难”，即高频率辐射的能量趋于无穷大。
这与实验观测结果不符。
直到普朗克提出了量子理论，才能解释这一现象。
量子理论认为，辐射能量不是连续的，而是以量子的形式存在。
Wien公式是描述黑体辐射特性的一种数学公式，它可以用来计算黑体辐射的峰值波长。
171数据库技术Database Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering在科学领域内进行实验时通常将需要完成的任务定义成为工作流的形式，实验任务以数据流以及计算相关性作为基础，并形成链式状态的结构。
当在应用密集型的计算工作流和数据流的过程中需要对大量的数据和信息展开计算，因此必要保证计算环境性能的优越性，才能够提高运行的效率。
云计算环境的出现能够确保工作流拥有一个稳定的执行环境，使得工作流能够获得强大的技术职称。
云在提供计算资源的过程中主要以虚拟机( virtual machines, VM)的形式，在工作流中实验任务和云提供的计算资源之间所反应的关系就是工作流在调度过程中的关系和问题。
云在进行工作流的调度工作中主要含有2个层面，第一个层面所指的是实验任务和虚拟机之间的映射，第二个层面是指在单独一个虚拟机上的任务执行顺序。
本文选择Amazon EC2为云环境，并在此基础之上提出了有效的策略来解决对多个目标工作流实施调度过程中存在的问题。
1 Amazon EC2云环境Amazon EC2云环境的全称为Amazon 弹性计算云EC2，实际上属于IaaS ( infrastructure as a service ，基础设施即服务)云服务，能够针对用户开放Amazon 的相关计算设施。
为了能够保证云计算对各种资源实现有效的利用，并且能够在所给定的相关约束性条件之下仍然及时完成计算任务，就必须要对调度进行优化。
调度会影响到云计算的实际运行效率，也就是说调度的优化效果决定了云计算的效率。
调度的目标在于最大限度的提高计算资源利用效率、减少在处理任务过程中所需要使用的时间，在保证计算质量的基础上也能够具有较高的工作效率。
如图1所示，即为云计算环境的动态调度示意图。
Amazon EC2云环境可以一共展示3种不同类型的实例，第一种实例属于预留型，即可以允许一个用户对多个不同主机中的资源进行较长时间的预定；第二种实例属于按需型，所指的是用户可以按照自己请求的资源类型和时间按照每小时对资源付费；第三种实例属于Spot 实例，如果用户拥有没有使用的Amazon 的资源，可以对该资源展开投标，并且用户还能够对某一资源进行指定性的出价格。
wiener2函数Wiener2函数是一种常用的图像增强算法，它可以有效地去除图像中的噪声，提高图像的质量和清晰度。
本文将介绍Wiener2函数的原理、应用和优缺点。
一、Wiener2函数的原理Wiener2函数是一种基于最小均方误差准则的图像增强算法。
它的基本思想是通过对图像进行频域滤波，去除噪声的影响，从而提高图像的质量和清晰度。
具体来说，Wiener2函数首先将图像转换到频域，然后对频域图像进行滤波。
滤波的过程是通过对频域图像进行加权平均来实现的，其中每个像素的权重是根据其信噪比来确定的。
信噪比越高的像素，其权重越大，对滤波结果的影响也越大。
二、Wiener2函数的应用Wiener2函数广泛应用于图像处理、计算机视觉、医学影像等领域。
它可以有效地去除图像中的噪声，提高图像的质量和清晰度，从而方便后续的图像分析和处理。
在图像处理中，Wiener2函数常用于去除高斯噪声、椒盐噪声等常见的图像噪声。
在计算机视觉中，Wiener2函数可以用于图像去模糊、图像增强、图像复原等方面。
在医学影像中，Wiener2函数可以用于去除CT图像中的噪声、增强MRI图像的对比度等方面。
三、Wiener2函数的优缺点Wiener2函数具有以下优点：1.能够有效地去除图像中的噪声，提高图像的质量和清晰度；2.算法简单，易于实现；3.适用于各种类型的图像，包括灰度图像、彩色图像等。
但是，Wiener2函数也存在一些缺点：1.对于复杂的噪声模型，Wiener2函数的效果可能不如其他算法；2.需要对图像进行频域变换，计算量较大；3.对于图像中的边缘和细节部分，Wiener2函数可能会产生一定的模糊效果。
四、总结Wiener2函数是一种常用的图像增强算法，它可以有效地去除图像中的噪声，提高图像的质量和清晰度。
在实际应用中，需要根据具体的情况选择合适的参数和算法，以达到最佳的效果。
phonopy中文使用说明Phonopy是一个由python实现的晶体声子；计算声子色散谱；；计算声子态密度，包括分立态密度；；声子热力学性质，包括自由能，热容量，焓；；Phonopy通过力常数的方法计算声子谱；同样类型的程序还有phon,fropho,pho；Phonopy是使用python 以及C等高级语言；Phonopy使用python的matplotl；在自己的pc机安装winPhonopy 是一个由 python 实现的晶体声子分析程序。
它是目前提供了 VASP 的 Wien2k 的接口用来计算原子受力。
它的主要功能有：计算声子色散谱；计算声子态密度，包括分立态密度；声子热力学性质，包括自由能，热容量，焓；Phonopy 通过力常数的方法计算声子谱。
力常数由计算原子在超晶胞中被移动后的受力得到(Parlinsk-Li-Kawasoe 方法)。
同样类型的程序还有phon, fropho, phonon. 其中 phonon 是商业软件，卖的很贵，fropho和phonopy的代码其实都是来自于phon, fropho是为了代替phon而开发的，目的是为了使用phon更方便，phon和fropho主要都是由fortran开发的，而现在fropho已经停止开发，由 python 开发的phonopy代替了fropho, phonopy在使用上更为方便，在计算量上更为减少。
因为phon, fropho和 phonon 在移动原子位置时都是一次只移动一个原子的一个方向，而phonopy则可以一次移动一个原子的多个方向，所以和其它程序相比, phonopy最多可以减少 2/3 的计算量。
Phonopy是使用python以及C等高级语言编写的用于计算声子谱的程序，它可以很方便地在现有的unix或linux操作系统上进行安装。
它利用VASP等第一性原理计算程序来计算有限位移下的原子受力，然后利用phonopy程序处理原子受力获得声子谱。
金属热导率的第一性原理计算方法在铝中的应用温斌;冯幸【摘要】Thermal conductivity is a basic physical property of metal materials. The calculation of thermal conductivity of metallic materials has great theoretical significance for understanding and designing new thermoelectric materials.Since the thermal conduc-tivity of metal is composed of two parts, the phonon thermal conductivity and the electronic thermal conductivity, the phonon spectra and electron energy band structures of the metal Al are calculated by the first principles calculation combined with the Debye mod-el, deformation potential model and the Drude free electron gas model. The calculated phonon thermal conductivity and electronic thermal conductivity are 4.8 W/mK and 186.1 W/mK at 300 K, which are in good agreement with the experimental values.The study provides theoretical support for predicting and designing new thermoelectric materials.%热导率是金属材料的一个基本物理性质,金属材料热导率的计算对理解和设计新型热电材料具有重要的理论意义. 由于金属的热导率由声子热导率和电子热导率两部分组成,本文从第一性原理计算出发,并以金属铝为例,计算了铝的声子谱和电子能带结构,并结合徳拜模型、形变势模型和Drude自由电子气模型,分别计算获得金属铝在300 K下的声子热导率和电子热导率为4.8 W/mK和186.1 W/mK,该计算值与实验值较吻合.该研究为预测和设计新的热电材料提供理论支持.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2015(039)004【总页数】8页(P298-305)【关键词】铝;热导率;声子谱;电子能带结构;第一性原理计算【作者】温斌;冯幸【作者单位】燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】O482.2+2金属热导率的第一性原理计算方法在铝中的应用温斌*，冯幸(燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北秦皇岛066004)摘要:热导率是金属材料的一个基本物理性质，金属材料热导率的计算对理解和设计新型热电材料具有重要的理论意义。
