數(shù)值計(jì)算作為現(xiàn)代科學(xué)研究的主流方法之一，廣泛應(yīng)用于航空航天、氣象預(yù)報(bào)、軌道交通和熱能動(dòng)力等領(lǐng)域。隨著科技人員對(duì)流動(dòng)分辨率的要求不斷提高，計(jì)算規(guī)模的不斷增長，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的算力無法進(jìn)一步提高該領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)效率。

在此應(yīng)用背景下，本源量子于2021年發(fā)布了首款基于量子計(jì)算原理的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件——本源量禹。本源量子團(tuán)隊(duì)結(jié)合用戶需求對(duì)軟件功能和交互邏輯進(jìn)行了優(yōu)化，于近日發(fā)布了本源量禹2.0版本（后稱“QCFD 2.0”），并將該軟件中英文版上線至本源量子云平臺(tái)官網(wǎng)，供用戶下載使用。

有哪些變化？1.更強(qiáng)大的量子線性求解器

• 優(yōu)化了子空間處理模塊：原FOM（Full Orthogonalization Method）方法盡管具有優(yōu)良的收斂速度，但方法穩(wěn)定性差，在高精度CFD計(jì)算中易崩潰。新版本我們基于穩(wěn)定性更好的GMRES（Generalized Minimum Residual）方法和原始FOM方法開發(fā)了全新的混合方法（MIX），即保留了GMRES方法絕對(duì)穩(wěn)定的優(yōu)勢，也盡量保持了FOM方法收斂速度快的優(yōu)勢。

（算例：二維可壓縮頂蓋驅(qū)動(dòng)流動(dòng)，網(wǎng)格大小為32*32，求解器精度為1E-6，流場收斂判據(jù)為1E-4）

新增子空間變分量子線性求解器（VQLS），在具備求解穩(wěn)定和精度高的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，該量子算法更易于對(duì)接真實(shí)量子計(jì)算機(jī)。

2.豐富的后處理功能選項(xiàng)配置

• 增添監(jiān)測報(bào)告功能，方便用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測流場中物理量的變化；
• 增添流線圖、矢量圖以及等值線圖顯示功能，可以極大滿足用戶對(duì)流場可視化的需求。

3.全新的UI界面和操作邏輯從改善用戶使用體驗(yàn)出發(fā)，QCFD2.0擁有全新的UI界面和操作邏輯，降低了用戶操作門檻。

4.新增英文版本

簡明教程

圓柱繞流作為經(jīng)典的流體力學(xué)問題，具有豐富的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，常用于驗(yàn)證計(jì)算方法和模型的有效性，圓柱繞流的研究對(duì)航空領(lǐng)域和海洋工程也具有非常重要的實(shí)際意義。

典型算例汽車數(shù)值風(fēng)洞：風(fēng)洞試驗(yàn)的可靠性一般較高，但其具有成本高、周期長和全流場定量分析困難等局限性，CFD計(jì)算可以有效地克服風(fēng)洞試驗(yàn)的局限性，降低風(fēng)洞試驗(yàn)次數(shù)，因此被廣泛應(yīng)用于汽車設(shè)計(jì)研發(fā)中。

跨聲速機(jī)翼：一般將馬赫數(shù)介于0.8到1.3之間的流動(dòng)定義為跨聲速流動(dòng)，屬于可壓縮流動(dòng)范疇，廣泛存在于民用航空飛行器領(lǐng)域。

高超聲速流動(dòng)：一般將馬赫數(shù)大于5的流動(dòng)定于為高超音速流動(dòng)，屬于可壓縮流動(dòng)范疇，廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域。

應(yīng)用前景

氣動(dòng)設(shè)計(jì)：量子CFD能夠?qū)崿F(xiàn)氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中的高效模擬，改進(jìn)飛行器的氣動(dòng)布局，提高飛行器的升阻比。

航海領(lǐng)域：在航海領(lǐng)域，借助量子CFD分析和優(yōu)化可以降低船舶航行阻力。

民生工程：民生工程方面，可以借助量子CFD設(shè)計(jì)，提高建筑群的結(jié)構(gòu)安全性，優(yōu)化室內(nèi)風(fēng)暖。

綜上所述，探索并利用量子技術(shù)提高工程設(shè)計(jì)效率，不僅具有重要的戰(zhàn)略意義，同時(shí)也能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益！