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Brownian Dynamics Simulations of Rotational Diffusion Using the Cartesian Components of the Rotation Vector as Generalized Coordinates

机译：以旋转矢量的笛卡尔分量为广义坐标的旋转扩散布朗动力学模拟

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Here, we report on the first Brownian dynamics (BD) simulations of rotational diffusion using the Cartesian components of the rotation vector as the generalized coordinates. The model system employed in this study consists of freely rotating and non-interacting rigid particles with arbitrary surface topography. The numerical BD algorithm contains no singularities and yields numerical results that are in full agreement with known theoretical results. Because of the absence of singularities, this new algorithm is several orders of magnitude more efficient than a simple BD algorithm employing the Euler angles as the generalized coordinates. The general theory for using generalized coordinates in studies of more complex systems involving both translation, rotation, and fluid dynamic interactions is well known. Consequently, the benefits reported here can readily be extended to such systems. Important examples are segmented polymer chains, with and without holonomic constraints, and liquid crystals.
机译：在这里，我们报告使用旋转矢量的笛卡尔分量作为广义坐标的旋转扩散的第一个布朗动力学（BD）模拟。本研究中使用的模型系统由自由旋转且不相互作用的具有任意表面形貌的刚性粒子组成。 BD数值算法不包含任何奇异点，其数值结果与已知的理论结果完全一致。由于不存在奇点，因此该新算法比采用欧拉角作为广义坐标的简单BD算法的效率高几个数量级。在涉及平移，旋转和流体动力相互作用的更复杂系统的研究中，使用广义坐标的一般理论是众所周知的。因此，此处报告的好处可以很容易地扩展到此类系统。重要的例子是具有和没有完整约束的分段聚合物链，以及液晶。

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