src/NETGENPlugin/NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA.cxx

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   2 //
   3 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
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   7 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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  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_SA.cxx
  25 // Created   : lundi 19 Septembre 2022
  26 // Author    : Yoann AUDOUIN (CEA)
  27 // Project   : SALOME
  28 //=============================================================================
  29 //
  30 //
  31 #include "NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA.hxx"
  32
  33 #include "NETGENPlugin_DriverParam.hxx"
  34 #include "NETGENPlugin_Hypothesis.hxx"
  35 #include "StdMeshers_MaxElementVolume.hxx"
  36
  37 #include <SMESH_Gen.hxx>
  38 #include <SMESH_Mesh.hxx>
  39 #include <SMESH_MesherHelper.hxx>
  40 #include <SMESH_DriverShape.hxx>
  41 #include <SMESH_DriverMesh.hxx>
  42 #include <SMESHDS_Mesh.hxx>
  43
  44
  45 #include <boost/filesystem.hpp>
  46 namespace fs = boost::filesystem;
  47
  48 /*
  49   Netgen include files
  50 */
  51
  52 #ifndef OCCGEOMETRY
  53 #define OCCGEOMETRY
  54 #endif
  55 #include <occgeom.hpp>
  56
  57 #ifdef NETGEN_V5
  58 #include <ngexception.hpp>
  59 #endif
  60 #ifdef NETGEN_V6
  61 #include <core/exception.hpp>
  62 #endif
  63
  64 namespace nglib {
  65 #include <nglib.h>
  66 }
  67 namespace netgen {
  68
  69   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
  70   extern MeshingParameters mparam;
  71
  72   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
  73   extern volatile multithreadt multithread;
  74 }
  75 using namespace nglib;
  76
  77 //=============================================================================
  78 /*!
  79  * Constructor
  80  */
  81 //=============================================================================
  82
  83 NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA()
  84   :  NETGENPlugin_NETGEN_3D(0, new SMESH_Gen())
  85 {
  86   _name = "NETGEN_3D_SA";
  87 }
  88
  89 //=============================================================================
  90 /*!
  91  * Destructor
  92  */
  93 //=============================================================================
  94
  95 NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::~NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA()
  96 {
  97   if(_gen)
  98     delete _gen;
  99 }
 100
 101 /**
 102  * @brief fill plugin hypothesis from the netgen_params structure
 103  *
 104  * @param aParams the structure
 105  * @param gen SMESH_Gen associate with the SA
 106  */
 107 void NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::fillHyp(netgen_params aParams)
 108 {
 109   if(_gen)
 110     std::cout << "_gen is set"  << std::endl;
 111   if(aParams.has_netgen_param){
 112     NETGENPlugin_Hypothesis * hypParameters = new NETGENPlugin_Hypothesis(0, GetGen());
 113
 114     hypParameters->SetMaxSize(aParams.maxh);
 115     hypParameters->SetMinSize(aParams.minh);
 116     hypParameters->SetNbSegPerEdge(aParams.segmentsperedge);
 117     hypParameters->SetGrowthRate(aParams.grading);
 118     hypParameters->SetNbSegPerRadius(aParams.curvaturesafety);
 119     hypParameters->SetSecondOrder(aParams.secondorder);
 120     hypParameters->SetQuadAllowed(aParams.quad);
 121     hypParameters->SetOptimize(aParams.optimize);
 122     hypParameters->SetFineness((NETGENPlugin_Hypothesis::Fineness)aParams.fineness);
 123     hypParameters->SetSurfaceCurvature(aParams.uselocalh);
 124     hypParameters->SetFuseEdges(aParams.merge_solids);
 125     hypParameters->SetChordalErrorEnabled(aParams.chordalError);
 126     if(aParams.optimize){
 127       hypParameters->SetNbSurfOptSteps(aParams.optsteps2d);
 128       hypParameters->SetNbVolOptSteps(aParams.optsteps3d);
 129     }
 130     hypParameters->SetElemSizeWeight(aParams.elsizeweight);
 131     hypParameters->SetWorstElemMeasure(aParams.opterrpow);
 132     hypParameters->SetUseDelauney(aParams.delaunay);
 133     hypParameters->SetCheckOverlapping(aParams.checkoverlap);
 134     hypParameters->SetCheckChartBoundary(aParams.checkchartboundary);
 135     hypParameters->SetMeshSizeFile(aParams.meshsizefilename);
 136
 137     _hypParameters = dynamic_cast< const NETGENPlugin_Hypothesis *> (hypParameters);
 138   }
 139   if(aParams.has_maxelementvolume_hyp){
 140     _hypMaxElementVolume = new StdMeshers_MaxElementVolume(1, GetGen());
 141     _maxElementVolume = aParams.maxElementVolume;
 142   }
 143   // TODO: Handle viscous layer
 144 }
 145
 146 /**
 147  * @brief Write a binary file containing information on the elements/nodes
 148  *        created by the mesher
 149  *
 150  * @param nodeVec mapping between the mesh id and the netgen structure id
 151  * @param ngLib Wrapper on netgen library
 152  * @param new_element_file Name of the output file
 153  * @param Netgen_NbOfNodes Number of nodes in the netgen structure
 154  * @return true if there are some error
 155  */
 156 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::computeFillNewElementFile(
 157     std::vector< const SMDS_MeshNode* > &nodeVec,
 158     NETGENPlugin_NetgenLibWrapper &ngLib,
 159     std::string new_element_file,
 160     int &Netgen_NbOfNodes
 161 )
 162 {
 163   Ng_Mesh* Netgen_mesh = ngLib.ngMesh();
 164
 165   int Netgen_NbOfNodesNew = Ng_GetNP(Netgen_mesh);
 166   int Netgen_NbOfTetra    = Ng_GetNE(Netgen_mesh);
 167
 168   bool isOK = ( Netgen_NbOfTetra > 0 );
 169   if ( isOK && !new_element_file.empty() )
 170   {
 171     std::ofstream df(new_element_file, ios::out|ios::binary);
 172
 173     double Netgen_point[3];
 174     int    Netgen_tetrahedron[4];
 175
 176     // Writing nodevec (correspondence netgen numbering mesh numbering)
 177     // Number of nodes
 178     df.write((char*) &Netgen_NbOfNodes, sizeof(int));
 179     df.write((char*) &Netgen_NbOfNodesNew, sizeof(int));
 180     for (int nodeIndex = 1 ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodes; ++nodeIndex )
 181     {
 182       //Id of the point
 183       int id = nodeVec.at(nodeIndex)->GetID();
 184       df.write((char*) &id, sizeof(int));
 185     }
 186
 187     // Writing info on new points
 188     for (int nodeIndex = Netgen_NbOfNodes +1 ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodesNew; ++nodeIndex )
 189     {
 190       Ng_GetPoint(Netgen_mesh, nodeIndex, Netgen_point );
 191       // Coordinates of the point
 192       df.write((char *) &Netgen_point, sizeof(double)*3);
 193     }
 194
 195     // create tetrahedrons
 196     df.write((char*) &Netgen_NbOfTetra, sizeof(int));
 197     for ( int elemIndex = 1; elemIndex <= Netgen_NbOfTetra; ++elemIndex )
 198     {
 199       Ng_GetVolumeElement(Netgen_mesh, elemIndex, Netgen_tetrahedron);
 200       df.write((char*) &Netgen_tetrahedron, sizeof(int)*4);
 201     }
 202   }
 203   return false;
 204 }
 205
 206 /**
 207  * @brief Compute mesh associated to shape
 208  *
 209  * @param aShape the shape
 210  * @param aMesh the mesh
 211  * @param aParams netgen_params structure
 212  * @param new_element_file Name of the file containing new element
 213  * @param output_mesh Name of the output mesh (if empty it will not be written)
 214  * @return true if there are some error
 215  */
 216 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::Compute(
 217         TopoDS_Shape &aShape,
 218         SMESH_Mesh& aMesh,
 219         netgen_params& aParams,
 220         std::string new_element_file,
 221         bool output_mesh)
 222 {
 223   // vector of nodes in which node index == netgen ID
 224   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 225   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
 226   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 227   int startWith = netgen::MESHCONST_MESHVOLUME;
 228   int endWith   = netgen::MESHCONST_OPTVOLUME;
 229   int Netgen_NbOfNodes=0;
 230
 231   // Changing netgen log_file putting it next to new_element_file
 232   fs::path netgen_log_file = fs::path(new_element_file).remove_filename() / fs::path("NETGEN.out");
 233
 234   ngLib.setOutputFile(netgen_log_file.string());
 235
 236   NETGENPlugin_NETGEN_3D::computeFillNgMesh(aMesh, aShape, nodeVec, ngLib, helper, Netgen_NbOfNodes);
 237
 238   netgen::OCCGeometry occgeo;
 239   NETGENPlugin_NETGEN_3D::computePrepareParam(aMesh, ngLib, occgeo, helper, endWith);
 240
 241   NETGENPlugin_NETGEN_3D::computeRunMesher(occgeo, nodeVec, ngLib._ngMesh, ngLib, startWith, endWith);
 242
 243   computeFillNewElementFile(nodeVec, ngLib, new_element_file, Netgen_NbOfNodes);
 244
 245   if(output_mesh)
 246     NETGENPlugin_NETGEN_3D::computeFillMesh(nodeVec, ngLib, helper, Netgen_NbOfNodes);
 247
 248   return false;
 249 }
 250
 251
 252 /**
 253  * @brief Running the mesher on the given files
 254  *
 255  * @param input_mesh_file Mesh file (containing 2D elements)
 256  * @param shape_file Shape file (BREP or STEP format)
 257  * @param hypo_file Ascii file containing the netgen parameters
 258  * @param element_orientation_file Binary file containing the orientation of surface elemnts
 259  * @param new_element_file output file containing info the elements created by the mesher
 260  * @param output_mesh_file output mesh file (if empty it will not be created)
 261  * @return int
 262  */
 263 int NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::run(const std::string input_mesh_file,
 264           const std::string shape_file,
 265           const std::string hypo_file,
 266           const std::string element_orientation_file,
 267           const std::string new_element_file,
 268           const std::string output_mesh_file)
 269 {
 270
 271   _element_orientation_file = element_orientation_file;
 272
 273   std::unique_ptr<SMESH_Mesh> myMesh(_gen->CreateMesh(false));
 274
 275   importMesh(input_mesh_file, *myMesh);
 276
 277   // Importing shape
 278   TopoDS_Shape myShape;
 279   importShape(shape_file, myShape);
 280
 281   // Importing hypothesis
 282   netgen_params myParams;
 283
 284   importNetgenParams(hypo_file, myParams);
 285   fillHyp(myParams);
 286
 287   MESSAGE("Meshing with netgen3d");
 288   int ret = Compute(myShape, *myMesh, myParams,
 289                       new_element_file,
 290                       !output_mesh_file.empty());
 291
 292
 293   if(ret){
 294     std::cerr << "Meshing failed" << std::endl;
 295     return ret;
 296   }
 297
 298   if(!output_mesh_file.empty()){
 299     std::string meshName = "MESH";
 300     exportMesh(output_mesh_file, *myMesh, meshName);
 301   }
 302
 303   return ret;
 304 }
 305
 306 /**
 307  * @brief Compute the list of already meshed Surface elements and info
 308  *        on their orientation and if they are internal
 309  *
 310  * @param aMesh Global Mesh
 311  * @param aShape Shape associated to the mesh
 312  * @param proxyMesh pointer to mesh used fo find the elements
 313  * @param internals information on internal sub shapes
 314  * @param helper helper associated to the mesh
 315  * @param listElements map of surface element associated with
 316  *                     their orientation and internal status
 317  * @return true if their was some error
 318  */
 319 bool NETGENPlugin_NETGEN_3D_SA::getSurfaceElements(
 320     SMESH_Mesh&         aMesh,
 321     const TopoDS_Shape& aShape,
 322     SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh,
 323     NETGENPlugin_Internals &internals,
 324     SMESH_MesherHelper &helper,
 325     std::map<const SMDS_MeshElement*, tuple<bool, bool>, TIDCompare>& listElements
 326     )
 327 {
 328   // To remove compilation warnings
 329   (void) aShape;
 330   (void) proxyMesh;
 331   (void) internals;
 332   (void) helper;
 333   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 334
 335   // Get list of elements + their orientation from element_orientation file
 336   std::map<vtkIdType, bool> elemOrientation;
 337   {
 338     // Setting all element orientation to false if there no element orientation file
 339     if(_element_orientation_file.empty()){
 340       MESSAGE("No element orientation file");
 341
 342       SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = meshDS->elementsIterator(SMDSAbs_Face);
 343       while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
 344         {
 345           // check mesh face
 346           const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
 347           elemOrientation[elem->GetID()] = false;
 348         }
 349     } else {
 350       MESSAGE("Reading from elements from file: " << _element_orientation_file);
 351       std::ifstream df(_element_orientation_file, ios::binary|ios::in);
 352       int nbElement;
 353       bool orient;
 354
 355       // Warning of the use of vtkIdType (I had issue when run_mesher was compiled with internal vtk) and salome not
 356       // Sizeof was the same but how he othered the type was different
 357       // Maybe using another type (uint64_t) instead would be better
 358       vtkIdType id;
 359       df.read((char*)&nbElement, sizeof(int));
 360
 361       for(int ielem=0;ielem<nbElement;++ielem){
 362         df.read((char*) &id, sizeof(vtkIdType));
 363         df.read((char*) &orient, sizeof(bool));
 364         elemOrientation[id] = orient;
 365       }
 366     }
 367   }
 368
 369   // Adding elements from Mesh
 370   SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = meshDS->elementsIterator(SMDSAbs_Face);
 371   bool isRev;
 372
 373   bool isIn;
 374
 375   while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
 376   {
 377     // check mesh face
 378     const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
 379     if ( !elem ){
 380       return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Null element encounters");
 381     }
 382     if ( elem->NbCornerNodes() != 3 ){
 383       return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Not triangle element encounters");
 384     }
 385     // Keeping only element that are in the element orientation file
 386     isIn = elemOrientation.count(elem->GetID())==1;
 387     if(!isIn)
 388       continue;
 389     // Get orientation
 390     // Netgen requires that all the triangle point outside
 391     isRev = elemOrientation[elem->GetID()];
 392     listElements[elem] = tuple(isRev, false);
 393   }
 394
 395   return false;
 396 }