解决方案

“静态模块”广泛用于科学和工程应用领域，可用于计算静磁和静电场。它使用 FEA 方法，对离散模型中静态情况下的 Maxwell 方程式进行解算。对于 3D 静磁，“静态模块”中使用的算法会自动处理包含磁源的模型中的包络体，其方式与没有源的包络体不同。利用这种功能强大的方法，该模块可以成功地避免使用其他解算方法时可能导致的取消错误。因此，该解算方法的准确性通常远远高于“有限元分析”的预期结果。在此模块中，用户可以将磁性材料属性指定为线性、非线性、各向同性、各向异性、层压或永磁。在 3D 模式下，用户可以使用 Opera 的专有方法来模拟精确度极高的线圈/螺线管，该方法会利用 Biot-Savart 积分来计算线圈的磁场。Opera-3d 包括一个库，可帮助轻松定义螺线管和环形磁场等标准形状，还使用户能够灵活创建任何拓扑的线圈。通过使用“有损耗介质”选项，用户可以模拟由于低电导率电介质通电所产生的电场。

动态电磁模块可用于计算电磁设备和系统中的时变电磁场和涡流。这包括由简单移动导体引起的涡流，简单移动是指不会改变几何形状的移动（例如横截面恒定的转盘或无限管道）。
有三种不同类型的动态解决方案可用，每种都具有不同的时变形式：

• “谐波”可计算稳态交流电流，其中所有场和电势均以相同频率振荡
• “瞬态”可计算由于驱动电流的场、边界条件以及按预定方式随时间变更的外部场所导致的瞬态涡流
• “固定速度”可计算由于不改变模型几何形状的运动而导致的涡流。源场和驱动条件始终不变

电磁运动模块可在具有旋转或线性运动（在解算期间导致重新网格化）的设备中计算时变场和涡流。允许按照用户控制的速度或在分析过程中计算的速度，独立移动几何结构的组成部分，进而独立移动有限元网格。这是一种瞬态分析，通过移动磁场的影响和模型源的时变在导电介质中感应出涡流。
此模块经过设计，可对各种电气设备进行动态建模，例如，含有永久磁体 (PM)、感应、开关磁阻、同步和同步磁阻的设备。它可用于研究整流效应、瞬态响应以及稳态性能和非平衡局部效应。
此外还可以计算所有材料中的涡流损耗，包括永久磁体。计算中可以包含正常和故障条件下的电力驱动以及动态机械负载。在每个时间步中，模块都会计算移动零件（旋转或平移）上的电磁力，再应用递增运动，随后重新计算电磁场。

可以使用此模块来分析超导磁体的失超。Opera 失超模块可利用超导磁体在失超期间的温升，包括磁体随着失超在磁体内的传播而过渡为阻性元件。触发失超事件的热量有多种来源。在直流系统中，通常是由于低温系统发生故障、系统过渡过快或在测试情况下有意引入。我们可以将此热量作为表面或包络体属性包含到仿真中，或者通过材料中存在的与速率相关的电阻或磁滞损耗（因电流流动或材料中存在磁场而产生的损耗）包含到仿真中。在此情况下，材料的特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度。
失超模块使用了高级 FEA 技术对磁体在失超期间的高度非线性瞬态行为进行建模。通过使用一种将电磁解决方案与热量和电路解决方案（用于确定线圈中的电流）相结合的算法，可以对完全失超过程进行分析。

“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。热属性（如电导率张量或比热）以及热源密度可指定为位置函数，并且可以具有温度依赖性（从而可执行非线性分析）。
热分析模块可在独立模式下使用（用户可定义热输入的分布），也可与其他提供热分布的 Opera 解算模块一起用于多物理场仿真。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）。热分析模块会计算模型中的温度分布，这可能会改变电磁解算（如果材料属性与温度有关）。热膨胀导致的应力可使用“应力分析”模块进行分析。造成的变形可用于后续的热仿真和电磁仿真。
应力解算器可在 2D 或 3D 中解算线性静态应力。结果包括变形、应变和应力。在 3D 中，应力解算器还可用于计算结构的自然模式，即本征值和本征矢量。

带电粒子模块可以计算静电和静磁场中带电粒子的相互作用。它使用有限元方法对离散模型中稳态情况的 Maxwell 方程式进行解算，并且提供了自洽场解决方案，包括空间电荷、自磁场和相对运动的影响。
提供了一套完整的发射器模型，包括表面的热电子和场效应发射、表面和包络体内的二次发射（用于气体电离建模）以及非磁化和磁化等离子体模型。可以包括多种带电粒子，每个都具有用户定义的电荷和质量。
“带电粒子”模块可用于多物理场分析，例如粒子束产生的热量。