ソリューション

科学およびエンジニアリング用途で広範に使用される静力学モジュールは、静磁場および静電場を計算します。FEA方法を使用して、離散モデルの定常ケースのMaxwellの方程式を解きます。3Dの静磁気の場合、静力学モジュールで使用されるアルゴリズムは、磁気源を含むモデル内のボリュームを、磁気源を含まないボリュームとは別に自動処理します。この強力な方法を使用することで、このモジュールは代替ソリューション方法を使用した場合に発生する可能性があるキャンセル・エラーを問題なく回避できます。その結果、このソリューションの精度は多くの場合、有限要素解析で期待される精度よりもはるかに高くなります。このモジュールでは、磁性材料特性を線形、非線形、等方性、異方性、積層、または永久磁石として指定できます。3Dで、Opera独自の方法を使用してコイルまたはソレノイドの極めて高精度なシミュレーションを実行できます。この方法ではBiot-Savart積分を適用してコイルの磁場を計算します。Opera-3dは、ソレノイドやレーストラックなどの標準的な形状の簡単に定義できる有用なライブラリを備えています。あらゆるトポロジーのコイルも柔軟に作成できます。[lossy dielectric（損失性誘電体）]オプションを使用することで、低導電率の誘電体の電荷から発生する電場をシミュレートできます。

動的電磁界モジュールは、電磁気機器およびシステム内の時間変動磁場と渦電流の計算に使用できます。これには、単純な動きのコンダクターによって誘発される渦電流も含まれます。その場合、この動きは形状を変化させません（一定断面の回転ディスクや無限のパイプなど）。
3つの異なるタイプの動的ソリューションが利用可能で、各ソリューションには次の異なる形式の時間変動があります。

• 調和は、すべての電場と電位が同じ周波数で振動している定常状態のAC電流を計算します。
• 非定常は、非定常の渦電流を計算します。この渦電流は、既定の方法で時間変動する駆動電流の場、境界条件、外部の場によって誘発されます。
• 固定速度は、モデルの形状を変化させないモーションによって誘発される渦電流を計算します。発生源場と駆動条件は、常に不変です。

電磁界モーション・モジュールで計算されるのは、回転または線形の動きがあり、ソリューション中の再メッシュを引き起こす機器内の時間変動磁場と渦電流です。形状の部分（有限要素メッシュ）を別々に移動することができます。移動する際の速度は、ユーザーが制御することも、解析の進行に応じて計算させることもできます。この解析は非定常解析で、移動する磁場の影響およびモデル・ソースの時間変動の両方を通じた導電媒体内で誘発される渦電流を使用します。
このモジュールは、あらゆるタイプの電気機械の動的モデリングを含むように設計されています。たとえば、永久磁石（PM）、誘導、スイッチト・リラクタンス、同期、同期リラクタンスが含まれます。整流効果、非定常応答、定常状態性能、不均衡な局所効果などを調査するために使用できます。
また、永久磁石を含む、すべての材料内の渦電流の損失も計算できます。通常または故障状態、および動的な機械的負荷がかかった電気駆動を計算できます。このモジュールは、各時間ステップで稼働部品（回転または平行移動）上の電磁力を計算して、増分の動きを適用した後に電磁場を再計算します。

このモジュールを使用して、超伝導磁石のクエンチを解析できます。Operaクエンチ・モジュールは、クエンチ中の超伝導磁石の温度上昇を利用します。この熱には、クエンチが磁石全体を伝播し、抵抗に転移したときの熱も入ります。クエンチ事象をトリガーする熱は、さまざまな熱源から発生します。DCシステムでは一般に極低温システムの故障により発生し、システム温度が急激に上昇します。テスト状況ではこの状態を故意に生成できます。シミュレーションでは、この熱をサーフェス/ボリューム・プロパティとして、または材料内の電流/場による材料内の速度依存損失、抵抗損、ヒステリシス損失として適用できます。このインスタンスでは、巻き方向に沿った熱伝導が優勢であるため材料特性に顕著な異方性があり、効率性と精度を達成するには特別なモデルリング手法が必要です。
クエンチ・モジュールは、クエンチ中の磁石の過度な非線形非定常挙動をモデル化するために、高度なFEA手法を使用します。熱および回路ソリューションに電磁界ソリューションを連成する（コイル内の電流を決定するための）アルゴリズムを使用して、完全なクエンチ・プロセスが解析できます。

熱解析モジュールでは、電磁加熱または外部熱源による定常または非定常の温度、熱流束、熱勾配場を計算します。導電率テンソルや比熱、熱源密度などの熱特性は、位置関数として指定でき、温度依存（非線形解析へ連携）にすることが可能です。
熱モジュールは、ユーザーが熱分布の入力を定義するスタンドアロン・モードとして使用することも、その他のOperaソリューション・モジュールが熱分布の入力源となるマルチフィジックス・シミュレーションで使用することもできます。1回の計算に複数の熱源（モーター内の渦電流加熱や鉄損失など）を含めることが可能です。熱モジュールでモデル内の温度分布が計算され、これにより電磁気ソリューションが変更される場合があります（材料特性が温度依存の場合）。熱膨張で誘発された応力は、応力解析モジュールを使用して解析できます。発生した変形を後続の熱シミュレーションや電磁界シミュレーションで使用できます。
応力ソルバーでは、2次元または3次元の線形静的応力を解析できます。結果としては変形、ひずみ、応力があります。3次元の場合、応力ソルバーを構造の固有周波数モードの計算にも使用できます。固有値と固有ベクトルの計算です。

荷電粒子モジュールは、静電場および静磁場内の荷電粒子の相互作用を計算します。有限要素解析方法を使用して、離散モデルの定常状態ケースのMaxwellの方程式を解きます。さらに、空間電荷、自己磁場、相対論的運動の効果を含む自己無撞着解を取得します。
エミッタ・モデルの包括的なセットが利用できます。これには、表面からの熱電子放出および電場効果放出、表面および体積内からの2次放出（ガス電離モデルに使用）、非磁化および磁化プラズマ用モデルが含まれます。それぞれにユーザー定義の電荷と質量を持つ、複数種の荷電粒子を使用することができます。
荷電粒子モジュールは、粒子ビームがどのようにして熱を発生させているのかなどのマルチフィジックス解析に使用できます。