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The liquid-vapor equilibria of TIP4P/2005 and BLYPSP-4F water models determined through direct simulations of the liquid-vapor interface
The Journal of Chemical Physics ( IF 3.1 ) Pub Date : 2015-06-04 14:08:58 , DOI: 10.1063/1.4922166 Hongyi Hu 1 , Feng Wang 1
The Journal of Chemical Physics ( IF 3.1 ) Pub Date : 2015-06-04 14:08:58 , DOI: 10.1063/1.4922166 Hongyi Hu 1 , Feng Wang 1
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In this paper, the surface tension and critical properties for the TIP4P/2005 and BLYPSP-4F models are reported. A clear dependence of surface tension on the van der Waals cutoff radius (r vdw ) is shown when van der Waals interactions are modeled with a simple cutoff scheme. A linear extrapolation formula is proposed that can be used to determine the infinite r vdw surface tension through a few simulations with finite r vdw . A procedure for determining liquid and vapor densities is proposed that does not require fitting to a profile function. Although the critical temperature of water is also found to depend on the choice of r vdw , the dependence is weaker. We argue that a r vdw of 1.75 nm is a good compromise for water simulations when long-range van der Waals correction is not applied. Since the majority of computational programs do not support rigorous treatment of long-range dispersion, the establishment of a minimal acceptable r vdw is important for the simulation of a variety of inhomogeneous systems, such as water bubbles, and water in confined environments. The BLYPSP-4F model predicts room temperature surface tension marginally better than TIP4P/2005 but overestimates the critical temperature. This is expected since only liquid configurations were fit during the development of the BLYPSP-4F potential. The potential is expected to underestimate the stability of vapor and thus overestimate the region of stability for the liquid.
中文翻译：
TIP4P / 2005和BLYPSP-4F水模型的液体-蒸气平衡是通过直接模拟液体-蒸气界面确定的
本文报道了TIP4P / 2005和BLYPSP-4F模型的表面张力和关键特性。当使用简单的截断方案对范德华相互作用进行建模时，表明表面张力与范德华截断半径（r vdw ）有明显的相关性。提出了一个线性外推公式，可以通过一些有限r vdw的模拟来确定无限r vdw 表面张力。提出了确定液体和蒸气密度的过程，该过程不需要拟合轮廓函数。尽管还发现水的临界温度取决于r vdw的选择，但相关性较弱。我们认为 当不应用远程范德华校正时，1.75 nm的r vdw是水模拟的一个很好的折衷方案。由于大多数计算程序不支持对远程色散的严格处理，因此建立最小可接受的r vdw 对于模拟各种非均质系统（例如水泡和密闭环境中的水）非常重要。BLYPSP-4F模型预测的室温表面张力略高于TIP4P / 2005，但高估了临界温度。这是可以预期的，因为在BLYPSP-4F潜力开发过程中仅适合液体配置。预期该电位会低估蒸气的稳定性，因此会高估液体的稳定性区域。
更新日期：2015-06-05
中文翻译：
TIP4P / 2005和BLYPSP-4F水模型的液体-蒸气平衡是通过直接模拟液体-蒸气界面确定的
本文报道了TIP4P / 2005和BLYPSP-4F模型的表面张力和关键特性。当使用简单的截断方案对范德华相互作用进行建模时，表明表面张力与范德华截断半径（r vdw ）有明显的相关性。提出了一个线性外推公式，可以通过一些有限r vdw的模拟来确定无限r vdw 表面张力。提出了确定液体和蒸气密度的过程，该过程不需要拟合轮廓函数。尽管还发现水的临界温度取决于r vdw的选择，但相关性较弱。我们认为 当不应用远程范德华校正时，1.75 nm的r vdw是水模拟的一个很好的折衷方案。由于大多数计算程序不支持对远程色散的严格处理，因此建立最小可接受的r vdw 对于模拟各种非均质系统（例如水泡和密闭环境中的水）非常重要。BLYPSP-4F模型预测的室温表面张力略高于TIP4P / 2005，但高估了临界温度。这是可以预期的，因为在BLYPSP-4F潜力开发过程中仅适合液体配置。预期该电位会低估蒸气的稳定性，因此会高估液体的稳定性区域。
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