一、 概述
       OPERA 是一套完整的电磁场 2D/3D 分析软件，使用了先进的有限元技术。这套软件包括了一个传统的前后程序处理，以及一个基于工业标准的建模器，还有著名的 TOSCA 、 ELEKTRA 、 CARMEN 和 SCALA 等分析模块。因为包含了在低频电磁场计算方面超过 20 年的研究和经验，这些模块可以描述机电技术的状态，使用户可以放心简便地来分析静态场、时变场、转动机械和高速空间电荷效应、热效应等。
OPERA 的 Modeller 和 Pre 、 Post Processor 提供了直观便利的使用环境来连接这些模块。

              Opera可以应用的领域包括：
               静态电磁场（TOSCA）
               低频时变电磁场
               高频时变电磁场
               热分析和应力分析
               线性和旋转机械分析
               超导磁铁淬火分析
               离子束及空间电荷效应分析
               永磁磁化及去磁分析
               软磁材料磁滞分析
               导电媒质中的电场分析

二、 建模器（OPERA Modeller）
       OPERA Modeller 是由 Vector Fields 使用 ACIS 内核专门设计用于电磁应用的模块。 Modeller 有一个很容易使用的窗口界面，带有清楚的图标，能够进行基本形体的布尔操作以及自动生成四面体网格，这使得复杂的 3D 模型的建立可以进行得非常迅速。 Modeller 通过一个工业标准 SAT 文件界面与 CAD 系统间进行几何数据的转换，这种方式减少了必需输入的数据量，也减少了可能出现的错误。
       OPERA的所有分析模块采用两种建模方法，一种是画结构线的方法，另外一种是添加基本立体几何图形的方法，并且在所有OPERA的建模中，有限元网格是自动划分的，这一点要比 Ansys 方便。
1、 布尔操作
复杂的模型可以使用一些简单的形体进行构造，通过一些独立的元进行建立。用户能使用五种布尔操作来将基本形体构造成更复杂的几何模型。用户可以定义数据存储级来建立空间数据在结合形体时的优先级。

2、 面扫描
当经过了一系列的布尔操作形成了一个复杂的面，那么也可以通过对面进行扫描形成一个形体。扫描操作包括正常的沿矢量方向进行位移、转动和转化。
3、 背景空间
在用户定义的空间中，除去模型部分的空间都定义为是背景空间。 3D 背景空间更强大的特性是自动清理焊缝。所有存在于背景空间外的几何体在开始进行问题解决时都会被省略，也就是背景可以用来形成对称性。例如背景空间利用 PMDC 电机的 4 折对称性——适合零负载解决方案，上面的场在对称平面上是切线或是标准的。但是背景空间并不是真的将电机的其余部分从存储模型中消除。因此，可以很容易的恢复完整的模型来检验不对称部分的分析。
4、 网格
Modeller 自动生成四面体有限元网格，网格元的大小可以由用户来控制。测试显示与规格网格的六面体元（由 OPERA Preprocessor 建立）有可比精确度，能够得到模型临界区域的极好计算结果，比如 MRI 磁铁中心位置或是阴极的发射平面。而且， Modeller 增强的机动性允许为了进行快速分析而将元的大小迅速改变。
5、 其他特性
● 输入和输出由其他系统建立的立体几何模型 SAT 文件
● 对空间和平面进行复制和转换
● 混合与倒角
● 建立本地坐标系和几何图形处理
● 可以设置材质、空间和面特性的工具
● 用面标志来建立 SCALA 的发射面
● 撤消、重做和历史选项
● 命令行及命令文件的输入
● 对于空间、面、边、点上基本网格更深入的控制
● 绕线的设置和修改，对已存绕线可以由图形选择进行修改
● 可以使用 PC 和 UNIX 中的窗口工具
三、 Pre Processor
尽管 OPERA Modeller 让用户能够使用全 3 维固体建模特性，OPERA Pre Processor 依然是 OPERA 整套软件中的基本部分。 Pre Processor 通过挤压 2d 基础平面来建立 3d 模型，还有生成规则结构的网格工具。
材质特性：可以通过一个特性库进行选择，也可以输入用户的自定义材质数据。有专门的工具允许可以同时建立一组材质。网格的设置可以是自动的也可以是手动的，用户可以对网格进行直接控制。这些就是为什么 OPERA 会享有盛名的原因。
四、 仿真分析
当在 Modeller 或是 Pre Processor 完成了数据输入后，用户可以将这些数据直接导入到某个分析模块中，Opera 所包含的分析模块有 TOSCA（静磁场计算），ELEKTRA（时变电磁场分析）, CARMEN （时变场及旋转分析）,SCALA（电磁耦合分析）,SOPRANO（高频电磁场分析） 和 TEMPO （热分析）。
五、 后处理
Post Processor 在显示分析模块计算结果上的多样性非常出众。 Post Processor 非常全面而且灵活简便，用户可以通过多种方式来进行结果显示，操作也相当简单，主要特性包括：
 3D 模型显示，可以在任意角度观察，用鼠标操作进行旋转、拖拽和缩放。
 对计算结果的曲线图、柱状图和轮廓图的显示
 各个平面上的结果轮廓图
 对场、力、能和空间电荷分布的计算
 粒子束轨迹和交叉面轮廓
 用户定义函数

六、 案例
1、 加速器中用于粒子偏转的二级铁
国家重点科研工程项目－中国散裂中子源(CSNS)，其磁场的设计 全部由 OPERA/TOSCA承担。下图是磁铁磁场的分析计算以及磁场谐波分析，非常准确，已经实际磁测比较过。


2、 热分析
OPERA/TEMPO通过求解稳态和暂态的热方程来求解温度分布，同 样也试用于电磁场热分析，比如涡流效应。

3、 开关磁阻电动机
可以对不同相数的开关磁阻电动机进行分析，并得到相应结果。
几何结构：

设置分析参数：

分析结果显示：