Opera 求解

Opera 动态电磁模块可计算电磁器件及系统中的时变电磁场和涡流。计算包括简单移动导体导致的涡流。这意味着移动不会改变几何图形，例如旋转盘或恒定横截面的无限管道等。
提供有三种不同类型的动态求解，每种都具有不同的时变形式：

• “谐波”计算稳态 AC 电流，其中所有电场和电势均以相同的频率振荡。
• “瞬态”计算驱动电流的电场、边界条件及外部场（按预定方式随时间变化）所导致的瞬态涡流。
• “固定速度”计算不改变模型几何图形的运动导致的涡流。源场和驱动条件不变。

Opera 电磁运动模块可在具有旋转或线性运动（求解时会导致重新进行网格划分）的器件中计算时变场和涡流。可以按照用户控制的速度或在分析过程中计算的速度，自主移动几何图形的组成部分，进而自主移动有限元网格。该瞬态分析通过移动磁场的影响以及模型源的时变考虑导电介质的感应涡流。

此模块经过精心设计，能够对各种电气设备进行动态建模，例如永磁体 (PM)、感应、开关磁阻、同步和同步磁阻等。它可以研究换向效应、瞬态响应和稳态性能，以及不平衡局部效应。

此外，它还计算所有材料中的涡流损耗，包括永磁体。计算可包含正常及故障条件下的电气驱动以及动态机械载荷。在每个时步中，模块都会计算移动零件（旋转或平移）上的电磁力，再应用增量运动，随后重新计算电磁场。

本模块分析超导磁体的失超。Opera 失超模块可仿真超导磁体在失超期间的温升，包括失超通过磁体传播时向电阻的转变。触发失超事件的热量有多种来源。通常，在 DC 系统中，失超是由于低温系统故障、系统升温过快或在测试情况下故意引入所导致的。在仿真中，我们可以将此热量作为表面或包络体属性纳入，也可以通过材料中与速率相关的电阻或磁滞损耗（电流流动或材料中的磁场引起）纳入。在这种情况下，材料属性存在显著的各向异性，因为热导性会沿绕组方向占据主导地位，需要特定的建模技术来提高效率和准确性。

失超模块使用高级 FE 技术为磁体在失超期间的高度非线性瞬态行为建模。使用一种将电磁求解与热量和电路求解（求出线圈中的电流）耦合的算法，分析整个失超过程。

Opera 热分析模块可计算由于电磁加热或外部热源导致的稳态或瞬态温度、热通量和热梯度场。用户可指定热属性，例如电导率张量或比热以及作为位置函数的热源密度等。热属性可能与温度相关，会带来非线性分析。

在独立模式下，用户可定义热模块中热量输入的分布。在多物理场仿真中，其他 Opera 求解模块可提供热量分布。可在单项计算中包含多个热源（例如电动机中的涡流加热和铁损耗）。热模块计算模型中的温度分布。如果材料属性与温度相关，则可修改电磁求解。应力分析模块分析热膨胀导致的应力。后续的热仿真和电磁仿真可以计算引起的变形，以提供准确的结果。

应力求解器可求解二维或三维线性静态应力。结果包括变形、应变和应力。在三维中，应力求解器还可计算结构的固有模式，即特征值和特征向量。

Opera 带电粒子模块可计算静电和静磁场中带电粒子的相互作用。它使用有限元方法，求解离散模型中稳态情况下的 Maxwell 方程式。此外，它还提供自洽求解，包括空间电荷、自磁场和相对运动的影响。

带电粒子模块提供一系列综合发射器模型。该系列模型包括表面的热电子及场效应发射、表面和包络体内的二次发射（用于建模气体电离）以及非磁化及磁化等离子体的模型等。可以包括多种带电粒子，每种粒子都有用户定义的电荷和质量。

在多物理场分析中，带电粒子模块可仿真粒子束产生的热量。