Salome HOME
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[plugins/netgenplugin.git] / src / NETGENPlugin / NETGENPlugin_NETGEN_3D.cxx
1 // Copyright (C) 2007-2022  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
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3 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
4 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
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6 // This library is free software; you can redistribute it and/or
7 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8 // License as published by the Free Software Foundation; either
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12 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14 // Lesser General Public License for more details.
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16 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17 // License along with this library; if not, write to the Free Software
18 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
19 //
20 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
21 //
22
23 //=============================================================================
24 // File      : NETGENPlugin_NETGEN_3D.cxx
25 //             Moved here from SMESH_NETGEN_3D.cxx
26 // Created   : lundi 27 Janvier 2003
27 // Author    : Nadir BOUHAMOU (CEA)
28 // Project   : SALOME
29 //=============================================================================
30 //
31 #include "NETGENPlugin_NETGEN_3D.hxx"
32
33 #include "NETGENPlugin_Hypothesis.hxx"
34
35 #include "DriverStep.hxx"
36 #include "DriverMesh.hxx"
37 #include "netgen_param.hxx"
38
39 #include <SMDS_MeshElement.hxx>
40 #include <SMDS_MeshNode.hxx>
41 #include <SMESHDS_Mesh.hxx>
42 #include <SMESH_Comment.hxx>
43 #include <SMESH_ControlsDef.hxx>
44 #include <SMESH_Gen.hxx>
45 #include <SMESH_Mesh.hxx>
46 #include <SMESH_MeshEditor.hxx>
47 #include <SMESH_MesherHelper.hxx>
48 #include <SMESH_subMesh.hxx>
49 #include <StdMeshers_MaxElementVolume.hxx>
50 #include <StdMeshers_QuadToTriaAdaptor.hxx>
51 #include <StdMeshers_ViscousLayers.hxx>
52 #include <SMESH_subMesh.hxx>
53
54 #include <BRepGProp.hxx>
55 #include <BRep_Tool.hxx>
56 #include <GProp_GProps.hxx>
57 #include <TopExp.hxx>
58 #include <TopExp_Explorer.hxx>
59 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
60 #include <TopoDS.hxx>
61
62 #include <Standard_Failure.hxx>
63 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
64
65 #include <utilities.h>
66
67 #include <list>
68 #include <vector>
69 #include <map>
70
71 #include <cstdlib>
72 #include <boost/filesystem.hpp>
73 namespace fs = boost::filesystem;
74
75 /*
76   Netgen include files
77 */
78
79 #ifndef OCCGEOMETRY
80 #define OCCGEOMETRY
81 #endif
82 #include <occgeom.hpp>
83
84 #ifdef NETGEN_V5
85 #include <ngexception.hpp>
86 #endif
87 #ifdef NETGEN_V6
88 #include <core/exception.hpp>
89 #endif
90
91 namespace nglib {
92 #include <nglib.h>
93 }
94 namespace netgen {
95
96   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
97   extern MeshingParameters mparam;
98
99   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
100   extern volatile multithreadt multithread;
101 }
102 using namespace nglib;
103 using namespace std;
104
105 //=============================================================================
106 /*!
107  *
108  */
109 //=============================================================================
110
111 NETGENPlugin_NETGEN_3D::NETGENPlugin_NETGEN_3D(int hypId, SMESH_Gen* gen)
112   : SMESH_3D_Algo(hypId, gen)
113 {
114   _name = "NETGEN_3D";
115   _shapeType = (1 << TopAbs_SHELL) | (1 << TopAbs_SOLID);// 1 bit /shape type
116   _compatibleHypothesis.push_back("MaxElementVolume");
117   _compatibleHypothesis.push_back("NETGEN_Parameters");
118   _compatibleHypothesis.push_back("ViscousLayers");
119
120   _maxElementVolume = 0.;
121
122   _hypMaxElementVolume = NULL;
123   _hypParameters = NULL;
124   _viscousLayersHyp = NULL;
125
126   _requireShape = false; // can work without shape
127 }
128
129 //=============================================================================
130 /*!
131  *
132  */
133 //=============================================================================
134
135 NETGENPlugin_NETGEN_3D::~NETGENPlugin_NETGEN_3D()
136 {
137 }
138
139 //=============================================================================
140 /*!
141  *
142  */
143 //=============================================================================
144
145 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D::CheckHypothesis (SMESH_Mesh&         aMesh,
146                                               const TopoDS_Shape& aShape,
147                                               Hypothesis_Status&  aStatus)
148 {
149   _hypMaxElementVolume = NULL;
150   _hypParameters = NULL;
151   _viscousLayersHyp = NULL;
152   _maxElementVolume = DBL_MAX;
153
154   // for correct work of GetProgress():
155   //netgen::multithread.percent = 0.;
156   //netgen::multithread.task = "Volume meshing";
157   _progressByTic = -1.;
158
159   list<const SMESHDS_Hypothesis*>::const_iterator itl;
160   //const SMESHDS_Hypothesis* theHyp;
161
162   const list<const SMESHDS_Hypothesis*>& hyps =
163     GetUsedHypothesis(aMesh, aShape, /*ignoreAuxiliary=*/false);
164   list <const SMESHDS_Hypothesis* >::const_iterator h = hyps.begin();
165   if ( h == hyps.end())
166   {
167     aStatus = SMESH_Hypothesis::HYP_OK;
168     return true;  // can work with no hypothesis
169   }
170
171   aStatus = HYP_OK;
172   for ( ; h != hyps.end(); ++h )
173   {
174     if ( !_hypMaxElementVolume )
175       _hypMaxElementVolume = dynamic_cast< const StdMeshers_MaxElementVolume*> ( *h );
176     if ( !_viscousLayersHyp ) // several _viscousLayersHyp's allowed
177       _viscousLayersHyp = dynamic_cast< const StdMeshers_ViscousLayers*> ( *h );
178     if ( ! _hypParameters )
179       _hypParameters = dynamic_cast< const NETGENPlugin_Hypothesis*> ( *h );
180
181     if ( *h != _hypMaxElementVolume &&
182          *h != _viscousLayersHyp &&
183          *h != _hypParameters &&
184          !dynamic_cast< const StdMeshers_ViscousLayers*>(*h)) // several VL hyps allowed
185       aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
186   }
187   if ( _hypMaxElementVolume && _hypParameters )
188     aStatus = HYP_INCOMPATIBLE;
189   else if ( aStatus == HYP_OK && _viscousLayersHyp )
190     error( _viscousLayersHyp->CheckHypothesis( aMesh, aShape, aStatus ));
191
192   if ( _hypMaxElementVolume )
193     _maxElementVolume = _hypMaxElementVolume->GetMaxVolume();
194
195   return aStatus == HYP_OK;
196 }
197
198
199 void NETGENPlugin_NETGEN_3D::FillParameters(const NETGENPlugin_Hypothesis* hyp, netgen_params &aParams)
200 {
201   aParams.maxh               = hyp->GetMaxSize();
202   aParams.minh               = hyp->GetMinSize();
203   aParams.segmentsperedge    = hyp->GetNbSegPerEdge();
204   aParams.grading            = hyp->GetGrowthRate();
205   aParams.curvaturesafety    = hyp->GetNbSegPerRadius();
206   aParams.secondorder        = hyp->GetSecondOrder() ? 1 : 0;
207   aParams.quad               = hyp->GetQuadAllowed() ? 1 : 0;
208   aParams.optimize           = hyp->GetOptimize();
209   aParams.fineness           = hyp->GetFineness();
210   aParams.uselocalh          = hyp->GetSurfaceCurvature();
211   aParams.merge_solids       = hyp->GetFuseEdges();
212   aParams.chordalError       = hyp->GetChordalErrorEnabled() ? hyp->GetChordalError() : -1.;
213   aParams.optsteps2d         = aParams.optimize ? hyp->GetNbSurfOptSteps() : 0;
214   aParams.optsteps3d         = aParams.optimize ? hyp->GetNbVolOptSteps()  : 0;
215   aParams.elsizeweight       = hyp->GetElemSizeWeight();
216   aParams.opterrpow          = hyp->GetWorstElemMeasure();
217   aParams.delaunay           = hyp->GetUseDelauney();
218   aParams.checkoverlap       = hyp->GetCheckOverlapping();
219   aParams.checkchartboundary = hyp->GetCheckChartBoundary();
220 #ifdef NETGEN_V6
221   // std::string
222   aParams.meshsizefilename = hyp->GetMeshSizeFile();
223 #else
224   // const char*
225   aParams.meshsizefilename = hyp->GetMeshSizeFile().empty() ? 0 : hyp->GetMeshSizeFile().c_str();
226 #endif
227 #ifdef NETGEN_V6
228   aParams.closeedgefac = 2;
229 #else
230   aParams.closeedgefac = 0;
231 #endif
232 }
233
234 // write in a binary file the orientation for each 2D element of the mesh
235 void NETGENPlugin_NETGEN_3D::exportElementOrientation(SMESH_Mesh& aMesh,
236                                                       const TopoDS_Shape& aShape,
237                                                       netgen_params& aParams,
238                                                       const std::string output_file)
239 {
240   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
241   NETGENPlugin_Internals internals( aMesh, aShape, /*is3D=*/true );
242   SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh( new SMESH_ProxyMesh( aMesh ));
243   std::map<vtkIdType, bool> elemOrientation;
244
245   for ( TopExp_Explorer exFa( aShape, TopAbs_FACE ); exFa.More(); exFa.Next())
246   {
247     const TopoDS_Shape& aShapeFace = exFa.Current();
248     int faceID = aMesh.GetMeshDS()->ShapeToIndex( aShapeFace );
249     bool isInternalFace = internals.isInternalShape( faceID );
250     bool isRev = false;
251     if ( !isInternalFace &&
252           helper.NbAncestors(aShapeFace, aMesh, aShape.ShapeType()) > 1 )
253       // IsReversedSubMesh() can work wrong on strongly curved faces,
254       // so we use it as less as possible
255       isRev = helper.IsReversedSubMesh( TopoDS::Face( aShapeFace ));
256
257     const SMESHDS_SubMesh * aSubMeshDSFace = proxyMesh->GetSubMesh( aShapeFace );
258     if ( !aSubMeshDSFace ) continue;
259
260     SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = aSubMeshDSFace->GetElements();
261     if ( aParams._quadraticMesh &&
262           dynamic_cast< const SMESH_ProxyMesh::SubMesh*>( aSubMeshDSFace ))
263     {
264       // add medium nodes of proxy triangles to helper (#16843)
265       while ( iteratorElem->more() )
266         helper.AddTLinks( static_cast< const SMDS_MeshFace* >( iteratorElem->next() ));
267
268       iteratorElem = aSubMeshDSFace->GetElements();
269     }
270     while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
271     {
272       // check mesh face
273       const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
274       if ( !elem )
275         error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Null element encounters");
276       if ( elem->NbCornerNodes() != 3 )
277         error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Not triangle element encounters");
278       elemOrientation[elem->GetID()] = isRev;
279     } // loop on elements on a face
280   } // loop on faces of a SOLID or SHELL
281
282   std::ofstream df(output_file, ios::out|ios::binary);
283   int size=elemOrientation.size();
284
285   df.write((char*)&size, sizeof(int));
286   for(auto const& [id, orient]:elemOrientation){
287     df.write((char*)&id, sizeof(vtkIdType));
288     df.write((char*)&orient, sizeof(bool));
289   }
290   df.close();
291 }
292
293 int NETGENPlugin_NETGEN_3D::RemoteCompute(SMESH_Mesh&         aMesh,
294                                           const TopoDS_Shape& aShape)
295 {
296   aMesh.Lock();
297   auto time0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
298   SMESH_Hypothesis::Hypothesis_Status hypStatus;
299   CheckHypothesis(aMesh, aShape, hypStatus);
300   auto time1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
301   auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time1-time0);
302   std::cout << "Time for check_hypo: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
303
304
305   // Temporary folder for run
306   fs::path tmp_folder = aMesh.tmp_folder / fs::unique_path(fs::path("Volume-%%%%-%%%%"));
307   fs::create_directories(tmp_folder);
308   // Using MESH2D generated after all triangles where created.
309   fs::path mesh_file=aMesh.tmp_folder / fs::path("Mesh2D.med");
310   fs::path element_orientation_file=tmp_folder / fs::path("element_orientation.dat");
311   fs::path new_element_file=tmp_folder / fs::path("new_elements.dat");
312   fs::path tmp_mesh_file=tmp_folder / fs::path("tmp_mesh.med");
313   // TODO: Remove that file we do not use it
314   fs::path output_mesh_file=tmp_folder / fs::path("output_mesh.med");
315   fs::path shape_file=tmp_folder / fs::path("shape.step");
316   fs::path param_file=tmp_folder / fs::path("netgen3d_param.txt");
317   fs::path log_file=tmp_folder / fs::path("run_mesher.log");
318   //TODO: Handle variable mesh_name
319   std::string mesh_name = "Maillage_1";
320
321   //Writing Shape
322   export_shape(shape_file.string(), aShape);
323   auto time2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
324   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time2-time1);
325   std::cout << "Time for export_shape: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
326
327   //Writing hypo
328   netgen_params aParams;
329   FillParameters(_hypParameters, aParams);
330
331   export_netgen_params(param_file.string(), aParams);
332   auto time3 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
333   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time3-time2);
334   std::cout << "Time for fill+export param: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
335
336   // Exporting element orientation
337   exportElementOrientation(aMesh, aShape, aParams, element_orientation_file.string());
338   auto time4 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
339   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time4-time3);
340   std::cout << "Time for exportElemnOrient: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
341
342   aMesh.Unlock();
343   // Calling run_mesher
344   // TODO: check if we need to handle the .exe for windows
345   std::string cmd;
346   fs::path run_mesher_exe =
347     fs::path(std::getenv("NETGENPLUGIN_ROOT_DIR"))/
348     fs::path("bin")/
349     fs::path("salome")/
350     fs::path("run_mesher");
351   cmd = run_mesher_exe.string() +
352                   " NETGEN3D " + mesh_file.string() + " "
353                                + shape_file.string() + " "
354                                + param_file.string() + " "
355                                + element_orientation_file.string() + " "
356                                + new_element_file.string() + " "
357                                + std::to_string(0) + " "
358                                + output_mesh_file.string() +
359                                " >> " + log_file.string();
360
361   //std::cout << "Running command: " << std::endl;
362   //std::cout << cmd << std::endl;
363
364   // Writing command in log
365   std::ofstream flog(log_file.string());
366   flog << cmd << endl;
367   flog.close();
368
369   // TODO: Replace system by something else to handle redirection for windows
370   int ret = system(cmd.c_str());
371   auto time5 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
372   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time5-time4);
373   std::cout << "Time for exec of run_mesher: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
374
375   // TODO: better error handling (display log ?)
376   if(ret != 0){
377     // Run crahed
378     std::cerr << "Issue with command: " << std::endl;
379     std::cerr << cmd << std::endl;
380     return false;
381   }
382
383   aMesh.Lock();
384   std::ifstream df(new_element_file.string(), ios::binary);
385
386   int Netgen_NbOfNodes;
387   int Netgen_NbOfNodesNew;
388   int Netgen_NbOfTetra;
389   double Netgen_point[3];
390   int    Netgen_tetrahedron[4];
391   int nodeID;
392
393   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
394   // This function
395   int _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
396   helper.SetElementsOnShape( true );
397
398   // Number of nodes in intial mesh
399   df.read((char*) &Netgen_NbOfNodes, sizeof(int));
400   // Number of nodes added by netgen
401   df.read((char*) &Netgen_NbOfNodesNew, sizeof(int));
402
403   // Filling nodevec (correspondence netgen numbering mesh numbering)
404   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec ( Netgen_NbOfNodesNew + 1 );
405   //vector<int> nodeTmpVec ( Netgen_NbOfNodesNew + 1 );
406   SMESHDS_Mesh * meshDS = helper.GetMeshDS();
407   for (int nodeIndex = 1 ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodes; ++nodeIndex )
408   {
409     //Id of the point
410     df.read((char*) &nodeID, sizeof(int));
411     nodeVec.at(nodeIndex) = meshDS->FindNode(nodeID);
412   }
413
414   auto time6 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
415   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time6-time5);
416   std::cout << "Time for exec of nodeVec: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
417
418
419   // Add new points and update nodeVec
420   for (int nodeIndex = Netgen_NbOfNodes +1 ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodesNew; ++nodeIndex )
421   {
422     df.read((char *) &Netgen_point, sizeof(double)*3);
423
424     nodeVec.at(nodeIndex) = helper.AddNode(Netgen_point[0],
425                                Netgen_point[1],
426                                Netgen_point[2]);
427   }
428
429   // Add tetrahedrons
430   df.read((char*) &Netgen_NbOfTetra, sizeof(int));
431
432   for ( int elemIndex = 1; elemIndex <= Netgen_NbOfTetra; ++elemIndex )
433   {
434     df.read((char*) &Netgen_tetrahedron, sizeof(int)*4);
435     helper.AddVolume(
436                   nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[0] ),
437                   nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[1] ),
438                   nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[2] ),
439                   nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[3] ));
440   }
441   df.close();
442   auto time7 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
443   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time7-time6);
444   std::cout << "Time for exec of add_in_mesh: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
445
446   fs::remove_all(tmp_folder);
447   aMesh.Unlock();
448
449   return true;
450 }
451
452 //=============================================================================
453 /*!
454  *Here we are going to use the NETGEN mesher
455  */
456 //=============================================================================
457
458 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
459                                      const TopoDS_Shape& aShape)
460 {
461   if(aMesh.IsParallel())
462     return RemoteCompute(aMesh, aShape);
463   auto time0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
464
465   netgen::multithread.terminate = 0;
466   netgen::multithread.task = "Volume meshing";
467   _progressByTic = -1.;
468
469   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
470
471   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
472   _quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
473   helper.SetElementsOnShape( true );
474
475   int Netgen_NbOfNodes = 0;
476   double Netgen_point[3];
477   int Netgen_triangle[3];
478
479   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
480   Ng_Mesh * Netgen_mesh = (Ng_Mesh*)ngLib._ngMesh;
481
482   // vector of nodes in which node index == netgen ID
483   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
484   {
485     const int invalid_ID = -1;
486
487     SMESH::Controls::Area areaControl;
488     SMESH::Controls::TSequenceOfXYZ nodesCoords;
489
490     // maps nodes to ng ID
491     typedef map< const SMDS_MeshNode*, int, TIDCompare > TNodeToIDMap;
492     typedef TNodeToIDMap::value_type                     TN2ID;
493     TNodeToIDMap nodeToNetgenID;
494
495     // find internal shapes
496     NETGENPlugin_Internals internals( aMesh, aShape, /*is3D=*/true );
497
498     // ---------------------------------
499     // Feed the Netgen with surface mesh
500     // ---------------------------------
501
502     TopAbs_ShapeEnum mainType = aMesh.GetShapeToMesh().ShapeType();
503     bool checkReverse = ( mainType == TopAbs_COMPOUND || mainType == TopAbs_COMPSOLID );
504
505     SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh( new SMESH_ProxyMesh( aMesh ));
506     if ( _viscousLayersHyp )
507     {
508       netgen::multithread.percent = 3;
509       proxyMesh = _viscousLayersHyp->Compute( aMesh, aShape );
510       if ( !proxyMesh )
511         return false;
512     }
513     if ( aMesh.NbQuadrangles() > 0 )
514     {
515       netgen::multithread.percent = 6;
516       StdMeshers_QuadToTriaAdaptor* Adaptor = new StdMeshers_QuadToTriaAdaptor;
517       Adaptor->Compute(aMesh,aShape,proxyMesh.get());
518       proxyMesh.reset( Adaptor );
519     }
520
521     for ( TopExp_Explorer exFa( aShape, TopAbs_FACE ); exFa.More(); exFa.Next())
522     {
523       const TopoDS_Shape& aShapeFace = exFa.Current();
524       int faceID = meshDS->ShapeToIndex( aShapeFace );
525       bool isInternalFace = internals.isInternalShape( faceID );
526       bool isRev = false;
527       if ( checkReverse && !isInternalFace &&
528            helper.NbAncestors(aShapeFace, aMesh, aShape.ShapeType()) > 1 )
529         // IsReversedSubMesh() can work wrong on strongly curved faces,
530         // so we use it as less as possible
531         isRev = helper.IsReversedSubMesh( TopoDS::Face( aShapeFace ));
532
533       const SMESHDS_SubMesh * aSubMeshDSFace = proxyMesh->GetSubMesh( aShapeFace );
534       if ( !aSubMeshDSFace ) continue;
535
536       SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = aSubMeshDSFace->GetElements();
537       if ( _quadraticMesh &&
538            dynamic_cast< const SMESH_ProxyMesh::SubMesh*>( aSubMeshDSFace ))
539       {
540         // add medium nodes of proxy triangles to helper (#16843)
541         while ( iteratorElem->more() )
542           helper.AddTLinks( static_cast< const SMDS_MeshFace* >( iteratorElem->next() ));
543
544         iteratorElem = aSubMeshDSFace->GetElements();
545       }
546       while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
547       {
548         // check mesh face
549         const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
550         if ( !elem )
551           return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Null element encounters");
552         if ( elem->NbCornerNodes() != 3 )
553           return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Not triangle element encounters");
554
555         // Add nodes of triangles and triangles them-selves to netgen mesh
556
557         // add three nodes of triangle
558         bool hasDegen = false;
559         for ( int iN = 0; iN < 3; ++iN )
560         {
561           const SMDS_MeshNode* node = elem->GetNode( iN );
562           const int shapeID = node->getshapeId();
563           if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_EDGE &&
564                helper.IsDegenShape( shapeID ))
565           {
566             // ignore all nodes on degeneraged edge and use node on its vertex instead
567             TopoDS_Shape vertex = TopoDS_Iterator( meshDS->IndexToShape( shapeID )).Value();
568             node = SMESH_Algo::VertexNode( TopoDS::Vertex( vertex ), meshDS );
569             hasDegen = true;
570           }
571           int& ngID = nodeToNetgenID.insert(TN2ID( node, invalid_ID )).first->second;
572           if ( ngID == invalid_ID )
573           {
574             ngID = ++Netgen_NbOfNodes;
575             Netgen_point [ 0 ] = node->X();
576             Netgen_point [ 1 ] = node->Y();
577             Netgen_point [ 2 ] = node->Z();
578             Ng_AddPoint(Netgen_mesh, Netgen_point);
579           }
580           Netgen_triangle[ isRev ? 2-iN : iN ] = ngID;
581         }
582         // add triangle
583         if ( hasDegen && (Netgen_triangle[0] == Netgen_triangle[1] ||
584                           Netgen_triangle[0] == Netgen_triangle[2] ||
585                           Netgen_triangle[2] == Netgen_triangle[1] ))
586           continue;
587
588         Ng_AddSurfaceElement(Netgen_mesh, NG_TRIG, Netgen_triangle);
589
590         if ( isInternalFace && !proxyMesh->IsTemporary( elem ))
591         {
592           swap( Netgen_triangle[1], Netgen_triangle[2] );
593           Ng_AddSurfaceElement(Netgen_mesh, NG_TRIG, Netgen_triangle);
594         }
595       } // loop on elements on a face
596     } // loop on faces of a SOLID or SHELL
597
598     // insert old nodes into nodeVec
599     nodeVec.resize( nodeToNetgenID.size() + 1, 0 );
600     TNodeToIDMap::iterator n_id = nodeToNetgenID.begin();
601     for ( ; n_id != nodeToNetgenID.end(); ++n_id )
602       nodeVec[ n_id->second ] = n_id->first;
603     nodeToNetgenID.clear();
604
605     if ( internals.hasInternalVertexInSolid() )
606     {
607       netgen::OCCGeometry occgeo;
608       NETGENPlugin_Mesher::AddIntVerticesInSolids( occgeo,
609                                                    (netgen::Mesh&) *Netgen_mesh,
610                                                    nodeVec,
611                                                    internals);
612     }
613   }
614
615   // -------------------------
616   // Generate the volume mesh
617   // -------------------------
618   auto time1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
619   auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time1-time0);
620   std::cout << "Time for seq:fill_in_ngmesh: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
621
622   return (ngLib._isComputeOk = compute( aMesh, helper, nodeVec, ngLib ));
623 }
624
625 // namespace
626 // {
627 //   void limitVolumeSize( netgen::Mesh* ngMesh,
628 //                         double        maxh )
629 //   {
630 //     // get average h of faces
631 //     double faceh = 0;
632 //     int nbh = 0;
633 //     for (int i = 1; i <= ngMesh->GetNSE(); i++)
634 //     {
635 //       const netgen::Element2d& face = ngMesh->SurfaceElement(i);
636 //       for (int j=1; j <= face.GetNP(); ++j)
637 //       {
638 //         const netgen::PointIndex & i1 = face.PNumMod(j);
639 //         const netgen::PointIndex & i2 = face.PNumMod(j+1);
640 //         if ( i1 < i2 )
641 //         {
642 //           const netgen::Point3d & p1 = ngMesh->Point( i1 );
643 //           const netgen::Point3d & p2 = ngMesh->Point( i2 );
644 //           faceh += netgen::Dist2( p1, p2 );
645 //           nbh++;
646 //         }
647 //       }
648 //     }
649 //     faceh = Sqrt( faceh / nbh );
650
651 //     double compareh;
652 //     if      ( faceh < 0.5 * maxh ) compareh = -1;
653 //     else if ( faceh > 1.5 * maxh ) compareh = 1;
654 //     else                           compareh = 0;
655 //     // cerr << "faceh " << faceh << endl;
656 //     // cerr << "init maxh " << maxh << endl;
657 //     // cerr << "compareh " << compareh << endl;
658
659 //     if ( compareh > 0 )
660 //       maxh *= 1.2;
661 //     else
662 //       maxh *= 0.8;
663 //     // cerr << "maxh " << maxh << endl;
664
665 //     // get bnd box
666 //     netgen::Point3d pmin, pmax;
667 //     ngMesh->GetBox( pmin, pmax, 0 );
668 //     const double dx = pmax.X() - pmin.X();
669 //     const double dy = pmax.Y() - pmin.Y();
670 //     const double dz = pmax.Z() - pmin.Z();
671
672 //     if ( ! & ngMesh->LocalHFunction() )
673 //       ngMesh->SetLocalH( pmin, pmax, compareh <= 0 ? 0.1 : 0.5 );
674
675 //     // adjusted by SALOME_TESTS/Grids/smesh/bugs_08/I8
676 //     const int nbX = Max( 2, int( dx / maxh * 2 ));
677 //     const int nbY = Max( 2, int( dy / maxh * 2 ));
678 //     const int nbZ = Max( 2, int( dz / maxh * 2 ));
679
680 //     netgen::Point3d p;
681 //     for ( int i = 0; i <= nbX; ++i )
682 //     {
683 //       p.X() = pmin.X() +  i * dx / nbX;
684 //       for ( int j = 0; j <= nbY; ++j )
685 //       {
686 //         p.Y() = pmin.Y() +  j * dy / nbY;
687 //         for ( int k = 0; k <= nbZ; ++k )
688 //         {
689 //           p.Z() = pmin.Z() +  k * dz / nbZ;
690 //           ngMesh->RestrictLocalH( p, maxh );
691 //         }
692 //       }
693 //     }
694 //   }
695 // }
696
697 //================================================================================
698 /*!
699  * \brief set parameters and generate the volume mesh
700  */
701 //================================================================================
702
703 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D::compute(SMESH_Mesh&                     aMesh,
704                                      SMESH_MesherHelper&             helper,
705                                      vector< const SMDS_MeshNode* >& nodeVec,
706                                      NETGENPlugin_NetgenLibWrapper&  ngLib)
707 {
708   auto time0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
709
710   netgen::multithread.terminate = 0;
711
712   netgen::Mesh* ngMesh = ngLib._ngMesh;
713   Ng_Mesh* Netgen_mesh = ngLib.ngMesh();
714   int Netgen_NbOfNodes = Ng_GetNP( Netgen_mesh );
715
716   int startWith = netgen::MESHCONST_MESHVOLUME;
717   int endWith   = netgen::MESHCONST_OPTVOLUME;
718   int err = 1;
719
720   NETGENPlugin_Mesher aMesher( &aMesh, helper.GetSubShape(), /*isVolume=*/true );
721   netgen::OCCGeometry occgeo;
722
723   if ( _hypParameters )
724   {
725     aMesher.SetParameters( _hypParameters );
726
727     if ( !_hypParameters->GetLocalSizesAndEntries().empty() ||
728          !_hypParameters->GetMeshSizeFile().empty() )
729     {
730       if ( ! &ngMesh->LocalHFunction() )
731       {
732         netgen::Point3d pmin, pmax;
733         ngMesh->GetBox( pmin, pmax, 0 );
734         ngMesh->SetLocalH( pmin, pmax, _hypParameters->GetGrowthRate() );
735       }
736       aMesher.SetLocalSize( occgeo, *ngMesh );
737
738       try {
739         ngMesh->LoadLocalMeshSize( netgen::mparam.meshsizefilename );
740       } catch (netgen::NgException & ex) {
741         return error( COMPERR_BAD_PARMETERS, ex.What() );
742       }
743     }
744     if ( !_hypParameters->GetOptimize() )
745       endWith = netgen::MESHCONST_MESHVOLUME;
746   }
747   else if ( _hypMaxElementVolume )
748   {
749     netgen::mparam.maxh = pow( 72, 1/6. ) * pow( _maxElementVolume, 1/3. );
750     // limitVolumeSize( ngMesh, mparam.maxh ); // result is unpredictable
751   }
752   else if ( aMesh.HasShapeToMesh() )
753   {
754     aMesher.PrepareOCCgeometry( occgeo, helper.GetSubShape(), aMesh );
755     netgen::mparam.maxh = occgeo.GetBoundingBox().Diam()/2;
756   }
757   else
758   {
759     netgen::Point3d pmin, pmax;
760     ngMesh->GetBox (pmin, pmax);
761     netgen::mparam.maxh = Dist(pmin, pmax)/2;
762   }
763
764   if ( !_hypParameters && aMesh.HasShapeToMesh() )
765   {
766     netgen::mparam.minh = aMesher.GetDefaultMinSize( helper.GetSubShape(), netgen::mparam.maxh );
767   }
768
769   try
770   {
771     OCC_CATCH_SIGNALS;
772     auto time0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
773
774     ngLib.CalcLocalH(ngMesh);
775     err = ngLib.GenerateMesh(occgeo, startWith, endWith);
776
777     if(netgen::multithread.terminate)
778       return false;
779     if ( err )
780       error(SMESH_Comment("Error in netgen::OCCGenerateMesh() at ") << netgen::multithread.task);
781   }
782   catch (Standard_Failure& ex)
783   {
784     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
785     str << " at " << netgen::multithread.task
786         << ": " << ex.DynamicType()->Name();
787     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() ))
788       str << ": " << ex.GetMessageString();
789     error(str);
790   }
791   catch (netgen::NgException& exc)
792   {
793     SMESH_Comment str("NgException");
794     if ( strlen( netgen::multithread.task ) > 0 )
795       str << " at " << netgen::multithread.task;
796     str << ": " << exc.What();
797     error(str);
798   }
799   catch (...)
800   {
801     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
802     if ( strlen( netgen::multithread.task ) > 0 )
803       str << " at " << netgen::multithread.task;
804     error(str);
805   }
806   auto time1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
807   auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time1-time0);
808   std::cout << "Time for seq:compute: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
809
810   int Netgen_NbOfNodesNew = Ng_GetNP(Netgen_mesh);
811   int Netgen_NbOfTetra    = Ng_GetNE(Netgen_mesh);
812
813   // -------------------------------------------------------------------
814   // Feed back the SMESHDS with the generated Nodes and Volume Elements
815   // -------------------------------------------------------------------
816
817   if ( err )
818   {
819     SMESH_ComputeErrorPtr ce = NETGENPlugin_Mesher::ReadErrors(nodeVec);
820     if ( ce && ce->HasBadElems() )
821       error( ce );
822   }
823
824   bool isOK = ( /*status == NG_OK &&*/ Netgen_NbOfTetra > 0 );// get whatever built
825   if ( isOK )
826   {
827     double Netgen_point[3];
828     int    Netgen_tetrahedron[4];
829
830     // create and insert new nodes into nodeVec
831     nodeVec.resize( Netgen_NbOfNodesNew + 1, 0 );
832     int nodeIndex = Netgen_NbOfNodes + 1;
833     for ( ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodesNew; ++nodeIndex )
834     {
835       Ng_GetPoint( Netgen_mesh, nodeIndex, Netgen_point );
836       nodeVec.at(nodeIndex) = helper.AddNode(Netgen_point[0], Netgen_point[1], Netgen_point[2]);
837     }
838
839     // create tetrahedrons
840     for ( int elemIndex = 1; elemIndex <= Netgen_NbOfTetra; ++elemIndex )
841     {
842       Ng_GetVolumeElement(Netgen_mesh, elemIndex, Netgen_tetrahedron);
843       try
844       {
845         helper.AddVolume (nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[0] ),
846                           nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[1] ),
847                           nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[2] ),
848                           nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[3] ));
849       }
850       catch (...)
851       {
852       }
853     }
854   }
855   auto time2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
856   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time2-time1);
857   std::cout << "Time for seq:compute: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
858
859
860   return !err;
861 }
862
863 //================================================================================
864 /*!
865  * \brief Compute tetrahedral mesh from 2D mesh without geometry
866  */
867 //================================================================================
868
869 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D::Compute(SMESH_Mesh&         aMesh,
870                                      SMESH_MesherHelper* aHelper)
871 {
872   const int invalid_ID = -1;
873
874   netgen::multithread.terminate = 0;
875   _progressByTic = -1.;
876
877   SMESH_MesherHelper::MType MeshType = aHelper->IsQuadraticMesh();
878   if ( MeshType == SMESH_MesherHelper::COMP )
879     return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH,
880                   SMESH_Comment("Mesh with linear and quadratic elements given"));
881
882   aHelper->SetIsQuadratic( MeshType == SMESH_MesherHelper::QUADRATIC );
883
884   // ---------------------------------
885   // Feed the Netgen with surface mesh
886   // ---------------------------------
887
888   int Netgen_NbOfNodes = 0;
889   double Netgen_point[3];
890   int Netgen_triangle[3];
891
892   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
893   Ng_Mesh * Netgen_mesh = ngLib.ngMesh();
894
895   SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh( new SMESH_ProxyMesh( aMesh ));
896   if ( aMesh.NbQuadrangles() > 0 )
897   {
898     StdMeshers_QuadToTriaAdaptor* Adaptor = new StdMeshers_QuadToTriaAdaptor;
899     Adaptor->Compute(aMesh);
900     proxyMesh.reset( Adaptor );
901
902     if ( aHelper->IsQuadraticMesh() )
903     {
904       SMDS_ElemIteratorPtr fIt = proxyMesh->GetFaces();
905       while( fIt->more())
906         aHelper->AddTLinks( static_cast< const SMDS_MeshFace* >( fIt->next() ));
907     }
908   }
909
910   // maps nodes to ng ID
911   typedef map< const SMDS_MeshNode*, int, TIDCompare > TNodeToIDMap;
912   typedef TNodeToIDMap::value_type                     TN2ID;
913   TNodeToIDMap nodeToNetgenID;
914
915   SMDS_ElemIteratorPtr fIt = proxyMesh->GetFaces();
916   while( fIt->more())
917   {
918     // check element
919     const SMDS_MeshElement* elem = fIt->next();
920     if ( !elem )
921       return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Null element encounters");
922     if ( elem->NbCornerNodes() != 3 )
923       return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Not triangle element encounters");
924
925     // add three nodes of triangle
926     for ( int iN = 0; iN < 3; ++iN )
927     {
928       const SMDS_MeshNode* node = elem->GetNode( iN );
929       int& ngID = nodeToNetgenID.insert(TN2ID( node, invalid_ID )).first->second;
930       if ( ngID == invalid_ID )
931       {
932         ngID = ++Netgen_NbOfNodes;
933         Netgen_point [ 0 ] = node->X();
934         Netgen_point [ 1 ] = node->Y();
935         Netgen_point [ 2 ] = node->Z();
936         Ng_AddPoint(Netgen_mesh, Netgen_point);
937       }
938       Netgen_triangle[ iN ] = ngID;
939     }
940     Ng_AddSurfaceElement(Netgen_mesh, NG_TRIG, Netgen_triangle);
941   }
942   proxyMesh.reset(); // delete tmp faces
943
944   // vector of nodes in which node index == netgen ID
945   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec ( nodeToNetgenID.size() + 1 );
946   // insert old nodes into nodeVec
947   TNodeToIDMap::iterator n_id = nodeToNetgenID.begin();
948   for ( ; n_id != nodeToNetgenID.end(); ++n_id )
949     nodeVec.at( n_id->second ) = n_id->first;
950   nodeToNetgenID.clear();
951
952   // -------------------------
953   // Generate the volume mesh
954   // -------------------------
955
956   return ( ngLib._isComputeOk = compute( aMesh, *aHelper, nodeVec, ngLib ));
957 }
958
959 void NETGENPlugin_NETGEN_3D::CancelCompute()
960 {
961   SMESH_Algo::CancelCompute();
962   netgen::multithread.terminate = 1;
963 }
964
965 //================================================================================
966 /*!
967  * \brief Return Compute progress
968  */
969 //================================================================================
970
971 double NETGENPlugin_NETGEN_3D::GetProgress() const
972 {
973   double res;
974   const char* volMeshing = "Volume meshing";
975   const char* dlnMeshing = "Delaunay meshing";
976   const double meshingRatio = 0.15;
977   const_cast<NETGENPlugin_NETGEN_3D*>( this )->_progressTic++;
978
979   if ( _progressByTic < 0. &&
980        ( strncmp( netgen::multithread.task, dlnMeshing, 3 ) == 0 ||
981          strncmp( netgen::multithread.task, volMeshing, 3 ) == 0 ))
982   {
983     res = 0.001 + meshingRatio * netgen::multithread.percent / 100.;
984     //cout << netgen::multithread.task << " " <<_progressTic << "-" << netgen::multithread.percent << endl;
985   }
986   else // different otimizations
987   {
988     if ( _progressByTic < 0. )
989       ((NETGENPlugin_NETGEN_3D*)this)->_progressByTic = meshingRatio / _progressTic;
990     res = _progressByTic * _progressTic;
991     //cout << netgen::multithread.task << " " << _progressTic << " " << res << endl;
992   }
993   return Min ( res, 0.98 );
994 }
995
996 //=============================================================================
997 /*!
998  *
999  */
1000 //=============================================================================
1001
1002 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D::Evaluate(SMESH_Mesh& aMesh,
1003                                       const TopoDS_Shape& aShape,
1004                                       MapShapeNbElems& aResMap)
1005 {
1006   smIdType nbtri = 0, nbqua = 0;
1007   double fullArea = 0.0;
1008   for (TopExp_Explorer expF(aShape, TopAbs_FACE); expF.More(); expF.Next()) {
1009     TopoDS_Face F = TopoDS::Face( expF.Current() );
1010     SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(F);
1011     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(sm);
1012     if( anIt==aResMap.end() ) {
1013       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = sm->GetComputeError();
1014       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,"Submesh can not be evaluated",this));
1015       return false;
1016     }
1017     std::vector<smIdType> aVec = (*anIt).second;
1018     nbtri += std::max(aVec[SMDSEntity_Triangle],aVec[SMDSEntity_Quad_Triangle]);
1019     nbqua += std::max(aVec[SMDSEntity_Quadrangle],aVec[SMDSEntity_Quad_Quadrangle]);
1020     GProp_GProps G;
1021     BRepGProp::SurfaceProperties(F,G);
1022     double anArea = G.Mass();
1023     fullArea += anArea;
1024   }
1025
1026   // collect info from edges
1027   smIdType nb0d_e = 0, nb1d_e = 0;
1028   bool IsQuadratic = false;
1029   bool IsFirst = true;
1030   TopTools_MapOfShape tmpMap;
1031   for (TopExp_Explorer expF(aShape, TopAbs_EDGE); expF.More(); expF.Next()) {
1032     TopoDS_Edge E = TopoDS::Edge(expF.Current());
1033     if( tmpMap.Contains(E) )
1034       continue;
1035     tmpMap.Add(E);
1036     SMESH_subMesh *aSubMesh = aMesh.GetSubMesh(expF.Current());
1037     MapShapeNbElemsItr anIt = aResMap.find(aSubMesh);
1038     if( anIt==aResMap.end() ) {
1039       SMESH_ComputeErrorPtr& smError = aSubMesh->GetComputeError();
1040       smError.reset( new SMESH_ComputeError(COMPERR_ALGO_FAILED,
1041                                             "Submesh can not be evaluated",this));
1042       return false;
1043     }
1044     std::vector<smIdType> aVec = (*anIt).second;
1045     nb0d_e += aVec[SMDSEntity_Node];
1046     nb1d_e += std::max(aVec[SMDSEntity_Edge],aVec[SMDSEntity_Quad_Edge]);
1047     if(IsFirst) {
1048       IsQuadratic = (aVec[SMDSEntity_Quad_Edge] > aVec[SMDSEntity_Edge]);
1049       IsFirst = false;
1050     }
1051   }
1052   tmpMap.Clear();
1053
1054   double ELen_face = sqrt(2.* ( fullArea/double(nbtri+nbqua*2) ) / sqrt(3.0) );
1055   double ELen_vol = pow( 72, 1/6. ) * pow( _maxElementVolume, 1/3. );
1056   double ELen = Min(ELen_vol,ELen_face*2);
1057
1058   GProp_GProps G;
1059   BRepGProp::VolumeProperties(aShape,G);
1060   double aVolume = G.Mass();
1061   double tetrVol = 0.1179*ELen*ELen*ELen;
1062   double CoeffQuality = 0.9;
1063   smIdType nbVols = (smIdType)( aVolume/tetrVol/CoeffQuality );
1064   smIdType nb1d_f = (nbtri*3 + nbqua*4 - nb1d_e) / 2;
1065   smIdType nb1d_in = (nbVols*6 - nb1d_e - nb1d_f ) / 5;
1066   std::vector<smIdType> aVec(SMDSEntity_Last);
1067   for(smIdType i=SMDSEntity_Node; i<SMDSEntity_Last; i++) aVec[i]=0;
1068   if( IsQuadratic ) {
1069     aVec[SMDSEntity_Node] = nb1d_in/6 + 1 + nb1d_in;
1070     aVec[SMDSEntity_Quad_Tetra] = nbVols - nbqua*2;
1071     aVec[SMDSEntity_Quad_Pyramid] = nbqua;
1072   }
1073   else {
1074     aVec[SMDSEntity_Node] = nb1d_in/6 + 1;
1075     aVec[SMDSEntity_Tetra] = nbVols - nbqua*2;
1076     aVec[SMDSEntity_Pyramid] = nbqua;
1077   }
1078   SMESH_subMesh *sm = aMesh.GetSubMesh(aShape);
1079   aResMap.insert(std::make_pair(sm,aVec));
1080
1081   return true;
1082 }
1083
1084