淡江大學 Open-Day

(計算物理與材料模擬部分)

 

計算物理單元

驗證知識之三個科學史上的進程 paradime : 歸納、實驗、模擬

電腦模擬在科學與工程上的應用

電磁場與電磁波模擬

電路設計模擬

工程建築結構分析

汽車碰撞模擬

流體力學(如噴墨印表機)與空氣動力(風洞)模擬

氣象預報

分子動力學模擬

量子力學能帶結構與材料物性計算

高能粒子場論模型計算

石油探勘與地震即時資訊處理

資料視覺化與虛擬實境

 

以電腦解決問題的步驟(金字塔)

問題
物理量
數學模型
演算法及程式
數值計算及分析
結論、解釋、預測

範例展示:

炮彈的軌跡(最早的電腦應用,就是火砲射擊的彈道模擬。透過自定火藥包數即初始動能、炮口仰角、砲彈質量與空氣阻力係數的不同,我們可以看到不一樣形狀的飛行軌跡。試試看,怎樣讓軌跡看來像羽毛球的飛行?)

cannon_drift.f   
<使用方法:程式會問各種參數,典型值如下:藥包數 10、仰角 45、微步時間 0.00001、炮彈質量 1、空氣阻力係數 0.2、作圖範圍 3, 2。 >
cannon_drift.x

分子運動與物質三態(定義了原子之間的交互作用,藉由不斷的運動與碰撞達到平衡;我們可以透過緩慢增減速度來造成平均動能的改變,也就是即溫度的改變,如此可在讓系統表現出物質三態的變化。)md_pgplot_solid_bbox.f  md_pgplot_solid_bbox.x

電力線(電力線永不相交,觀看隨機置放於空間中的兩三個電荷如何構成電力線。)

staticel.f ran3.f
<使用方法:直接執行、自動循環展示>
staticel.x

混沌現象與自我類似(系統動態中的變化的量會趨於"吸子"、但吸子也會隨著系統條件的變化而逐步"分叉",而最後終於導致完全不可預測且無週期性的"混沌狀態。)

bif_enlarge.f
<使用方法:回答整數世代數,粗糙 50、細緻 2000,畫完後會在文字視窗問要不要放大,打 1 回答要,回到圖形視窗以滑鼠指標左鍵點選一對角框為欲放大的範圍,並回文字視窗回答要迭代的世代數,即會畫出所選範圍的放大。程式會詢問是否繼執行。>
bif_enlarge.x

各式各樣的碎形(看似複雜、又有規律,碎形是有趣的自我類似體,好幾種不同的迭代規則都可以產生。自然界也有一些形體是類似碎形。)fractals_watch_page

 

 

 

材料模擬單元

虛擬實驗:微觀模型建構(示範快速畫酒精分子)

資料庫(轉動八個預載結構:NaCl、尿素、DAST、C60、沸石_suz-4、水晶 alpha-SiO2、鐵_體立結構、鋁_面心最密堆積、奈米碳管_(5,5)、超導材料 YBCO)

物性預測(電、光、磁、熱、化、機,六大基本性質)

分析與視覺化工具(Field/場 與 isosurface/等位面 的變化)

電腦輔助材料設計(在電腦模擬的幫助下找最佳的原子組合與比例)

3D 立體眼鏡(特別複雜的結構可以使用它作輔助,另外用鬥雞眼的克難方式也可以)