Caratteristiche

Opera

Opera Simulation Software è una suite di software per l'analisi a elementi finiti (FEA) che consente agli utenti di eseguire simulazioni di sistemi elettromagnetici ed elettromeccanici in due e tre dimensioni. Opera va a integrare il portfolio SIMULIA esistente per la progettazione elettromagnetica dando la possibilità di simulare la resistenza in bassa frequenza, particolarmente utile per la progettazione di magneti, motori elettrici e altre macchine elettriche.

 

 

GUI (Interfaccia utente grafica, Graphical User Interface)

Componenti o assiemi possono essere importati da un sistema CAD esistente o creati con gli strumenti di creazione di schizzi 2D o di modelli 3D integrati in Opera. Il file di un modello Opera contiene la cronologia completa dei comandi utilizzati per crearlo. In questo modo è possibile riprodurre e modificare i file utilizzando un modello in grado di automatizzare le varianti di progettazione di prodotti standard.

Le funzionalità di pre-elaborazione includono:

  • Importazione in un sistema CAD
  • Costruzione della geometria (operazioni booleane, facce di sweep, loft tra facce, schizzi 2D, copia e trasformazione, area di sfondo, unione e smusso)
  • Parametrizzazione e ricostruzione
  • Meshing automatico (controllo della mesh, creazione di livelli per effetto di rivestimento e lastre sottili)
  • Definizione di circuiti esterni

Al termine della simulazione, il post-processore di Opera semplifica l'analisi dei risultati. Oltre alla visualizzazione di campo, temperatura o deformazione, sono disponibili numerose funzioni per preparare e visualizzare i valori calcolati utilizzando il formato e le unità preferiti dall'utente (ad esempio forze, perdita di energia, energia immagazzinata) e anche calcolare e visualizzare traiettorie di particelle che attraversano i campi elettrici e magnetici calcolati.

Le funzionalità di post-elaborazione includono:

  • Valori del campo (contorni e vettori su superfici geometriche 3D, contorni e vettori su superfici planari arbitrarie, cilindriche e sferiche 2D, grafici tracciati su linee, cerchi e archi in uno spazio 3D, isoaree, esportazione in file di testo)
  • Valori integrati (forza e coppia, energia e potenza, integrali di linee, superfici e volumi, fattore Q)
  • Analisi armonica
  • Deformazioni
  • Tracciamento di particelle cariche (visualizzato su geometria, intersezione con superfici, mappe di densità della corrente del fascio)
Ambienti di applicazione

Utilizzando Machines Environment, è possibile configurare rapidamente modelli di motori e generatori e analizzarli mediante modelli parametrizzati. Numerose opzioni di personalizzazione dei modelli possono essere incluse in Machines Environment per soddisfare esigenze di progettazione specifiche.

Come standard vengono forniti, tra gli altri, i seguenti tipi di macchine:

  • A corrente continua
  • A induzione
  • Sincrone a magneti permanenti
  • A rotore esterno a magneti permanenti
  • A riluttanza commutata
  • A riluttanza sincrona
  • Sincrone

È possibile eseguire i calcoli di progettazione più comuni per ottenere risultati utili come forza controelettromotrice (FCEM), coppia di impuntamento, controcoppia e curve di circuiti aperti e cortocircuiti.

L'associazione diretta a Opera Optimizer consente di rifinire e ottimizzare i progetti in base a requisiti definiti dall'utente.

Utilizzando Transformer Environment, è possibile definire, risolvere e preparare automaticamente per l'ottimizzazione modelli di trasformatori e reattori. Le analisi standard includono analisi di cortocircuiti, circuiti aperti e corrente di spunto. Viene eseguita un'analisi a elementi finiti in cui la precisione dei risultati deriva da calcoli eseguiti utilizzando proprietà non lineari reali e circuiti di azionamento rappresentativi. I valori calcolati in automatico includono impedenze, resistenze, forze e perdite, nonché le normali opzioni di visualizzazione per la densità del flusso magnetico e altre ancora. L'ambiente è integrato in Opera Optimizer e l'utente può quindi ottimizzare automaticamente parametri quali dimensioni di anime e diametro di bulloni.

I risultati standard includono:

  • Efficienza
  • Induttanze
  • Curve di saturazione
  • Analisi di cortocircuiti
  • Analisi di circuiti aperti
  • Test corrente di spunto/carico
  • Transitori di accensione
  • Perdite (rame, correnti parassite, isteresi)
  • Ottimizzazione della progettazione
  • Co-simulazione con Simulink®
  • Analisi dei campi di dispersione/schermature (EMC/EMI)
  • Forze dinamiche su bobine
Materiali

Sono disponibili opzioni per risolvere materiali che mostrano:

  • Un comportamento elettromagnetico lineare o non lineare (con isteresi)
  • Proprietà isotropiche, ortotropiche o laminate
  • Proprietà di magnetizzazione permanente (incluse soluzioni di magnetizzazione e smagnetizzazione)

 

Multifisica

Scopo di Opera è contribuire alla progettazione di dispositivi elettromagnetici ed elettromeccanici. In quest'ottica, la sua principale funzione è l'elettromagnetismo in bassa frequenza. Tuttavia, anche altre proprietà fisiche, come la deformazione strutturale e le proprietà termiche, sono richieste come funzioni di supporto. Si può dire pertanto che Opera è un software multifisica. Le analisi sono concatenate e i risultati trasmessi da una fisica all'altra. Le proprietà sono non lineari. Ciò significa che gli utenti possono eseguire, ad esempio, un'analisi elettromagnetica, trasmettere le perdite a un'analisi termica, calcolare la distribuzione termica e infine eseguire una successiva analisi elettromagnetica che tenga conto delle proprietà dei materiali dipendenti dalla temperatura. Questo tipo di analisi può essere utilizzata per studi come perdita o coppia in motori con magneti permanenti o studi di omogeneità in magneti sotto carico.

Ottimizzazione

Opera Optimizer è uno strumento software che aiuta gli utenti a ottimizzare i progetti. Completamente integrato in Opera, consente di valutare in modo semplice e rapido possibili spazi di progettazione per problemi di multifisica. Utilizza un algoritmo di ottimizzazione ad alta efficienza che combina metodi deterministici e stocastici utilizzati per risolvere problemi di ottimizzazione con un solo obiettivo o più obiettivi.

I problemi di ottimizzazione possono essere facilmente definiti mediante:

  • Variabili di progettazione, insieme a limiti numerici
  • Vincoli di ineguaglianza e uguaglianza
  • Funzioni dell'obiettivo e se devono essere minimizzate o massimizzate

Il processo di ottimizzazione stesso può essere controllato utilizzando:

  • Criteri di terminazione dell'algoritmo di ottimizzazione
  • Progettazione della distribuzione iniziale della popolazione
  • Database di set di soluzioni da mantenere