为提高分子动力学模拟的计算效率,采用并行计算代替单机计算。作为并行算法之一的原子分解法,由于其简单性,在小型机群中较高的并行效率,和一些具体问题的适用性如长程力的计算,因此比较常用。本文研究了原子分解方法,优化了各进程粒子的受力计算,尤其对严重影响并行效率的全局通信进行了优化,使用最佳实现全局通信的点对点非阻塞通信替代了直接调用全收集语句MPI_Allgather。在进行非阻塞通信同时计算各进程粒子与本地进程粒子间及上次通信获得的其他进程粒子间的相互作用,最终使得并行效率的提高在30％以上。并且使用该优化算法对固态氩的导热系数进行了计算,模拟结果和实验值比较吻合,而且时间大大缩短。证明了该优化并行算法正确性和有效性。此外,对于大规模的粒子系统原子分解已不能满足要求,这种情况宜采用区域分解法替代之。本文以碳纳米管的计算机模拟计算为例,对其采用区域分解算法实现并行化,结果证明了随着粒子数量的增加,并行效率是在上升的。且证实了该算法在碳纳米管理论研究中的重要地位。 本文中,使用分子动力学模拟方法对双层纳米薄膜界面处的热整流进行了计算。该双层纳米薄膜由两种不同材料组成。模拟结果表明,界面热阻与流过界面的热流方向有关。界面处热阻的热整流随着温度的上升而减小,但是整流效果不能仅仅由界面处的温度差解释,界面处声子的非弹性散射可能对这种非对称传播有一定贡献。最后对于界面处的相互扩散对热整流的影响也作了一定的讨论。通过将界面附近两薄膜层的任意原子相互交换实现界面的掺杂,分子动力学模拟结果表明了界面处相互扩散将会降低整流效果。