Opera是一套全球知名的專業(yè)電磁分析軟件，采用有限元素法（FEM/FEA）來求解各類電磁問題?？煞譃镺pera -2D和Opera-3D。Opera包含完整的前后處理程序，以及精確的分析模組。

使得Opera 可以應(yīng)用至各式不同的電磁問題分析當(dāng)中，例如：馬達(dá)、變壓器、磁鐵設(shè)計(jì)或低密度電漿模擬等。此外Opera本身亦擁有完善的多物理場模擬。 因此Opera除了提供完善的電磁模擬環(huán)境之外亦提供在單一介面下完善的多物理場模擬能力。

碩迪科技為您介紹CST Opera低頻電磁仿真的應(yīng)用和解決方案，本文重點(diǎn)Opera的應(yīng)用：

Opera在電磁分析方面已有超過30年的研究和經(jīng)驗(yàn)，目前主要集中在以下應(yīng)用場景：

★ 1 帶電粒子設(shè)備

★ 2 磁體和遮罩

★ 3 磁控管濺射

★ 4 船舶特征和陰極保護(hù)

★ 5 電機(jī)和發(fā)電機(jī)

★ 6 變壓器和反應(yīng)器

一. 帶電粒子設(shè)備

★ 帶電粒子模組可以計(jì)算靜電和靜磁場中帶電粒子的相互作用。

★它使用有限元方法對離散模型中穩(wěn)態(tài)情況的Maxwell方程式進(jìn)行解算，并且提供了自洽場解決方案，包括空間電荷、自磁場和相對運(yùn)動(dòng)的影響。

★ 提供了一套完整的發(fā)射器模型，包括表面的熱電子和場效應(yīng)發(fā)射、表面和包絡(luò)體內(nèi)的二次發(fā)射（用于氣體電離建模）以及非磁化和磁化等離子體模型。

★ 可以包括多種帶電粒子，每個(gè)都具有用戶定義的電荷和品質(zhì)。

★ 與熱離子發(fā)射相比，場發(fā)射是一種從陰極中提取電子的更具吸引力的機(jī)制，因?yàn)殡娮釉谑覝兀ɡ潢帢O）下通過量子機(jī)械場效應(yīng)發(fā)射，耗電量更低。

★ 碳納米管發(fā)射器正越來越受行業(yè)青睞，這種發(fā)射器更加小巧，可在更加便攜的設(shè)備中使用。

二. 磁體和遮罩

★ 憑借始終如一的準(zhǔn)確性、易用性和日常處理大型和復(fù)雜模擬的能力，Opera成為了人們設(shè)計(jì)各種磁體時(shí)用到的重要FEA設(shè)計(jì)工具。Opera被科學(xué)界廣泛應(yīng)用于粒子加速器、離子束設(shè)備、MRI/NMR和各種其他磁性設(shè)備中的磁體設(shè)計(jì)。

★ 這款以應(yīng)用為中心的軟件經(jīng)過多年的發(fā)展，如今提供了全面的多物理場模擬，除了電磁研究之外，還支持研究熱學(xué)和應(yīng)力研究。

★ 該軟件還可以通過電磁場來跟蹤帶電粒子。 由于成像區(qū)域需要極高的場精度，因此MRI/NMR應(yīng)用的要求非常嚴(yán)苛。 Opera在開發(fā)時(shí)充分考慮了這一需求，因此許多領(lǐng)先的MRI和NMR設(shè)備制造商都使用Opera來設(shè)計(jì)超導(dǎo)磁體、執(zhí)行失超模擬以及設(shè)計(jì)磁體遮罩。

★ 該軟件現(xiàn)在提供了全面的多物理場模擬， 除了電磁之外，還能夠研究熱和應(yīng)力。

三. 磁控管濺射

★ 濺射鍍膜工藝在各種應(yīng)用中廣泛用于加工鍍膜，從玻璃上的裝飾鍍膜和低輻射鍍膜，到當(dāng)今最嚴(yán)苛應(yīng)用場合中所用產(chǎn)品上的工程涂層。

★ 優(yōu)化沉積膜屬性以及利用濺射靶對于保證最終產(chǎn)品的性能和流程的經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。

★ Opera將精確的有限元分析和詳細(xì)的等離子體、噴濺和膜沉積模型結(jié)合在一起，提供了首款用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化磁控管的實(shí)用工具。

★ 這是可供磁控管和濺射儀的設(shè)計(jì)人員使用的首款有效的設(shè)計(jì)模擬工具。

★ 在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的許多領(lǐng)域，此類工具已證明能夠增強(qiáng)性能、降低成本和縮短開發(fā)周期，并幫助創(chuàng)新以增強(qiáng)競爭優(yōu)勢。 ，

四. 船舶特征和陰極保護(hù)

★ 通過開發(fā)先進(jìn)的電磁特征建模、陰極保護(hù)系統(tǒng)和解決反向電磁感應(yīng)問題，Opera高級電磁模擬已經(jīng)成為船舶工程師和設(shè)計(jì)師不可或缺的稱手利器。

★ 消除電場和磁場特征是船舶設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要部分。 多年以來，Opera一直廣泛用作非消磁和消磁特征評估的模擬工具，在驗(yàn)證實(shí)踐中表現(xiàn)出了出色的精度，并在消磁線圈位置優(yōu)化中表現(xiàn)出了高度的靈活性。

★ Opera使用者可以輕松修改為磁性特征評估創(chuàng)建的模型，以便能夠使用相同的Opera模擬模組對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行建模。 陰極保護(hù)分析只需要船舶的外表面模型，包括外加電流陽極、犧牲陽極以及噴漆和未保護(hù)區(qū)域。 ，

五. 電機(jī)和發(fā)電機(jī)

★ Opera是一款功能強(qiáng)大的互動(dòng)式有限元分析(FEA) 套裝軟件，經(jīng)驗(yàn)證可為所有類型的機(jī)器提供準(zhǔn)確的電磁場建模，包括軸向通量拓?fù)浜途€性運(yùn)動(dòng)設(shè)備。 電磁和其他物理解算器可提供不同復(fù)雜級別的分析，為用戶提供滿足其要求的最佳工具。

★ 全面的材料建模選項(xiàng)（包括磁化、使用中消磁和全向量磁滯材料模型）以及外部驅(qū)動(dòng)電路的簡單定義均經(jīng)過精心考慮，以方便您設(shè)計(jì)機(jī)器。

★ 集成的優(yōu)化器可幫助您高效地將概念轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)大競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品。

★ MachinesEnvironment是一種易用的范本驅(qū)動(dòng)型開發(fā)工具，專為電氣設(shè)備工程師設(shè)計(jì)。 根據(jù)幾何圖形的復(fù)雜性和對稱性，用戶可以選擇使用Opera2D或Opera 3D。

★ Opera靜態(tài)解算器可以準(zhǔn)確地展示機(jī)器的電磁行為。 這對于可將電磁場視為時(shí)間“凍結(jié)”點(diǎn)的機(jī)器（如DC 機(jī)器）或者電磁場運(yùn)動(dòng)速度與轉(zhuǎn)子相同（同步機(jī)器）的機(jī)器非常有用，讓用戶可以部署穩(wěn)態(tài)（時(shí)變AC）解算器以執(zhí)行包含時(shí)變場的機(jī)器分析，例如感應(yīng)機(jī)器或扭矩與滑移特性分析。

★ 通過使用運(yùn)動(dòng)解算器，用戶可以對任何機(jī)器的實(shí)際性能進(jìn)行完全分析。 還包括對機(jī)械耦合影響的分析。

★ Opera的損耗解算器系列允許使用者評估任何類型機(jī)器的鐵損耗（包括渦流、磁滯和過長/旋轉(zhuǎn)組件）。 這可以通過使用后處理方法完成，或者在制造商曲線的解算中直接完成。

★ 用戶可以通過模擬繞組中的電流計(jì)算出銅損耗。借助Opera的磁滯解算器，用戶可以明確地計(jì)算出磁滯損失（包括旋轉(zhuǎn)組件損耗和渦流損耗）。 任何損耗量都可以在二維或三維熱分析中用作熱源。

六. 變壓器和反應(yīng)器

★ Opera模擬套件使用有限元方法來類比設(shè)備和系統(tǒng)的電氣、熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)行為。

★ Opera是一種虛擬原型設(shè)計(jì)工具，可用于探索設(shè)計(jì)變體、優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)，并提供與物理測試同樣精準(zhǔn)的測試結(jié)果。

★ 電力系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備制造商致力于設(shè)計(jì)能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)需求的產(chǎn)品，利用Opera，這些制造商可提高效率，設(shè)計(jì)出外形更加小巧、更加環(huán)保的產(chǎn)品。

★ Opera可幫助您滿足這些往往彼此沖突的需求，成功設(shè)計(jì)出富有創(chuàng)新又高度優(yōu)化的產(chǎn)品。

★ 隨著設(shè)計(jì)反覆運(yùn)算和物理原型構(gòu)建/測試的傳統(tǒng)開發(fā)流程變得耗時(shí)且成本高昂，設(shè)計(jì)人員開始更多地轉(zhuǎn)為使用Opera。 ，