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MFsim - An open Java all-in-one rich-client simulation environment for mesoscopic simulation
MFsim is an open Java all-in-one rich-client computing environment for mesoscopic simulation with Jdpd as its default simulation kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD). The environment integrates and supports the complete preparation-simulation-evaluation triad of a mesoscopic simulation task. Productive highlights are a SPICES molecular structure editor, a PDB-to-SPICES parser for particle-based peptide/protein representations, a support of polymer definitions, a compartment editor for complex simulation box start configurations, interactive and flexible simulation box views including analytics, simulation movie generation or animated diagrams. As an open project, MFsim enables customized extensions for different fields of research.
MFsim uses several open libraries (see MFSimVersionHistory.txt for details and references below) and is published as open source under the GNU General Public License version 3 (see LICENSE).
MFsim has been described in the scientific literature and used for DPD studies.
Jdpd - An open Java Simulation Kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD)
Jdpd is an open Java simulation kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD) with parallelizable force calculation, efficient caching options and fast property calculations. It is characterized by an interface and factory-pattern driven design for simple code changes and may help to avoid problems of polyglot programming. Detailed input/output communication, parallelization and process control as well as internal logging capabilities for debugging purposes are supported. The kernel may be utilized in different simulation environments ranging from flexible scripting solutions up to fully integrated “all-in-one” simulation systems like MFsim.
Since Jdpd version 1.6.1.0 Jdpd is available in a (basic) double-precision version and a (derived) single-precision version (= JdpdSP) for all numerical calculations, where the single precision version needs about half the memory of the double precision version.
Jdpd uses the Apache Commons Math and Apache Commons RNG libraries and is published as open source under the GNU General Public License version 3. This repository comprises the Java bytecode libraries (including the Apache Commons Math and RNG libraries), the Javadoc HTML documentation and the Netbeans source code packages including Unit tests.
Jdpd has been described in the scientific literature (the final manuscript 2018 - van den Broek - Jdpd - Final Manucsript.pdf is added to the repository) and used for DPD studies (see references below).
See text file JdpdVersionHistory.txt for a version history with more detailed information.
Aufgrund der Energiewende und den steigenden Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung gewinnt der Betrieb von Wärmepumpen in Gebäuden immer mehr an Bedeutung. Inzwischen existiert eine Vielzahl an Wärmepumpen-Systemen, die unterschiedliche Vor- und Nachteile sowie Einsatzmöglichkeiten aufweisen. Sofern die Installation einer Wärmepumpe für den Wohngebäudesektor in Betracht gezogen wird, muss eruiert werden, welches System sowohl ökologisch als auch ökonomisch für das Bauvorhaben am sinnvollsten ist. Hierfür wurde eine Bewertungstool entwickelt, das den Einsatz der unterschiedlichen Wärmepumpensysteme bewertet und auch Nutzern mit wenig Expertise eine Entscheidungshilfe ermöglicht. Für eine möglichst ganzheitliche Betrachtung können verschiedene Szenarien mit Hilfe des Bewertungstools überprüft werden. Hierzu können Indikatoren wie Standortdaten, Gebäudedaten, Parameter für die Trinkwassererwärmung, die Systemtemperaturen der Heizung und die Betriebsweise der Wärmepumpe im Tool variiert werden. Die Ergebnisse des Bewertungstools zeigen, wie die unterschiedlichen Nutzungsanforderungen sich auf die Jahresarbeitszahl und den Energiebedarf auswirken. Zusätzlich werden Investitions- und Verbrauchskosten für die unterschiedlichen Szenarien abgeschätzt und berechnet. Bei der ökologischen Bewertung wird der Fokus der Betrachtung auf den TEWI-Wert gelegt, um den Einfluss von verschiedener Kältemittel im Lebenszyklus der Wärmepumpe zu berücksichtigen.
An automated pipeline for comprehensive calculation of intermolecular interaction energies based on molecular force-fields using the Tinker molecular modelling package is presented. Starting with non-optimized chemically intuitive monomer structures, the pipeline allows the approximation of global minimum energy monomers and dimers, configuration sampling for various monomer-monomer distances, estimation of coordination numbers by molecular dynamics simulations, and the evaluation of differential pair interaction energies. The latter are used to derive Flory-Huggins parameters and isotropic particle-particle repulsions for Dissipative Particle Dynamics (DPD). The computational results for force fields MM3, MMFF94, OPLSAA and AMOEBA09 are analyzed with Density Functional Theory (DFT) calculations and DPD simulations for a mixture of the non-ionic polyoxyethylene alkyl ether surfactant C10E4 with water to demonstrate the usefulness of the approach.