电子、电气技术广泛应用于工业生产、科学研究领域，是人类生产生活中不可或缺的技术。各种电气装置的工作状态或物理特性均由电磁场和其他相关物理场决定。随着市场竞争的日趋激烈，电气制造商们需要越来越高效且低成本的电气产品。随着科研或军工领域技术要求的不断增长，需要设计出更高性能的电气装置。为了降低研发成本及优化设计参数，对电磁场问题进行计算仿真成为取代花费巨大的模拟试验的高效可靠的重要手段。随着计算机技术及有限元方法的发展，利用有限元计算机仿真成为复杂电磁场问题计算分析及优化设计必不可少的手段。
Opera3D（OPerating environment for Electromagnetic Research and Analysis）三维电磁分析软件正是在这一背景下应运而生，并不断发展。Opera3D是英国矢量场软件
公司
(Vector Fields Software)经过多年研发并仍在不断发展的一款三维电磁场分析及优化软件。其应用领域日益扩大，主要包括电机、交直流传动、汽车制造、航空航天、风力发电、生物工程、医疗器械、高能物理、超导磁体、核磁共振成像系统、钢铁冶金、国防军工等诸多领域。该软件凭借其准确性及专业性已被GE（通用电气）、SIMENS（西门子）、ITER（国际热核聚变实验堆计划）、美国能源部等诸多国际知名企业和著名科研机构采用和验证，在国际电磁场计算领域享有很高的知名度。
Opera3D是一套完整的电磁场分析软件。它集成了多个计算模块，包括静磁场模块TOSCA、交流电磁场模块ELEKTRA、粒子束分析模块SCALA、直线或旋转电机模块CARMEN、高频电磁场模块SOPRANO、磁滞分析模块DEMAG、超导磁体失超仿真模块QUENCH 、应力场模块STRESS及温度场模块TEMPO等，同时还包括将这些模块相互耦合的功能。每个模块的计算都通过建模及后处理完成。
Opera3D软件具有很高的电磁场计算准确性，可对线性及非线性材料、各向同性及各向异性材料、磁滞材料进行电磁场分析； 有限元网格除了具有基本的四面体网格，还有六面体网格、棱台网格、壳网格及混合网格等，建模后各部分的网格参数均可以调整设置，并生成网格质量评估供使用者采纳或调整有限元网格参数； 对于纯导体的电磁场分析，Opera3D未采用有限元法，而采用数值积分计算法，不仅提高了计算速度，还大幅提高了计算精度，弥补了有限元法在电磁场计算精度上的不足，成为高精度磁场计算领域如高均匀度超导磁体设计中高效可靠的计算工具。
现今，国内外有关如何操作Opera3D软件的资料仅有随软件附送的英文帮助文档。该文档编撰不符合一般工具书的阅读习惯，案例较少且大多介绍简略，不利于不同专业的工程人员根据自己所关注的领域进行自学和参考。本书是国内外至今唯一一本有关如何操作该软件的工具书或自学手册。本书包含基础电磁理论、有限元方法的简要介绍，并对几乎每一种三维电磁场问题进行案例解析，包括静态电磁场、时变电磁场、运动物体的电磁场、温度场等； 本书还包括多场耦合分析的详细范例使用介绍，以及电磁设计优化器的使用介绍； 不同于Opera3D自带帮助文档，本书对每一个范例都从最基本的几何建模到最后的后处理进行详细阐述，使工程人员不必从书的第1章看起便可以针对所关注的领域进行软件的操作学习，极大地节省了自学时间，提高工作效率。
本书由中国科学院电工研究所李毅博士编写，王秋良老师对全书的内容及结构提出了指导建议。由于编者水平有限，写作时间仓促，书中难免有不妥、疏漏之处，竭诚欢迎广大读者发电子邮件到编者邮箱，对本书提出批评和建议。
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