src/NETGENPlugin/netgen_mesher.cxx

   1 // Copyright (C) 2007-2021  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
   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 //
   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
   9 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10 //
  11 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  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.
  15 //
  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 //  File   : netgen_mesher.cxx
  24 //  Author : Yoann AUDOUIN, EDF
  25 //  Module : SMESH
  26 //
  27
  28 #include "netgen_mesher.hxx"
  29
  30 #include "DriverStep.hxx"
  31 #include "DriverMesh.hxx"
  32 #include "netgen_param.hxx"
  33
  34 #include <fstream>
  35 #include <vector>
  36 #include <filesystem>
  37 namespace fs = std::filesystem;
  38 #include <chrono>
  39
  40 // SMESH include
  41 #include <SMESH_Mesh.hxx>
  42 #include <SMESH_subMesh.hxx>
  43 #include <SMESH_Gen.hxx>
  44 #include <SMESH_Algo.hxx>
  45 #include <SMESHDS_Mesh.hxx>
  46 #include <SMESH_ControlsDef.hxx>
  47 #include <SMESH_Comment.hxx>
  48 #include <SMESH_ComputeError.hxx>
  49 #include <SMESH_MesherHelper.hxx>
  50 #include <StdMeshers_MaxElementVolume.hxx>
  51 #include <StdMeshers_QuadToTriaAdaptor.hxx>
  52 #include <StdMeshers_ViscousLayers.hxx>
  53 #include <StdMeshers_ViscousLayers2D.hxx>
  54
  55
  56 // NETGENPlugin
  57 // #include <NETGENPlugin_Mesher.hxx>
  58 // #include <NETGENPlugin_Hypothesis.hxx>
  59 #include "NETGENPlugin_Mesher.hxx"
  60 #include "NETGENPlugin_Hypothesis.hxx"
  61
  62
  63 // OCC include
  64 #include <TopoDS.hxx>
  65 #include <BRepClass3d_SolidClassifier.hxx>
  66 #include <GProp_GProps.hxx>
  67 #include <BRepGProp.hxx>
  68
  69 #include <Standard_Failure.hxx>
  70 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  71 /*
  72   Netgen include files
  73 */
  74
  75 #ifndef OCCGEOMETRY
  76 #define OCCGEOMETRY
  77 #endif
  78 #include <occgeom.hpp>
  79 #include <meshing.hpp>
  80
  81 #ifdef NETGEN_V5
  82 #include <ngexception.hpp>
  83 #endif
  84 #ifdef NETGEN_V6
  85 #include <core/exception.hpp>
  86 #endif
  87
  88 namespace nglib {
  89 #include <nglib.h>
  90 }
  91 namespace netgen {
  92
  93   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
  94   extern MeshingParameters mparam;
  95
  96   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
  97   extern volatile multithreadt multithread;
  98
  99   NETGENPLUGIN_DLL_HEADER
 100   extern bool merge_solids;
 101
 102 #ifdef NETGEN_V5
 103   extern void OCCSetLocalMeshSize(OCCGeometry & geom, Mesh & mesh);
 104 #endif
 105 }
 106 using namespace nglib;
 107
 108 int error(int error_type, std::string msg)
 109 {
 110  std::cerr << msg << std::endl;
 111   return error_type;
 112 };
 113
 114 int error(const SMESH_Comment& comment)
 115 {
 116   return error(1, "SMESH_Comment error: "+comment);
 117 };
 118
 119 /**
 120  * @brief Set the netgen parameters
 121  *
 122  * @param aParams Internal structure of parameters
 123  * @param mparams Netgen strcuture of parameters
 124  */
 125 void set_netgen_parameters(netgen_params& aParams)
 126 {
 127
 128   // Default parameters
 129 #ifdef NETGEN_V6
 130
 131   //netgen::mparam.nthreads = std::thread::hardware_concurrency();
 132   netgen::mparam.nthreads = aParams.nbThreads;
 133   netgen::mparam.parallel_meshing = aParams.nbThreads > 1;
 134
 135
 136   if ( getenv( "SALOME_NETGEN_DISABLE_MULTITHREADING" ))
 137   {
 138     netgen::mparam.nthreads = 1;
 139     netgen::mparam.parallel_meshing = false;
 140   }
 141
 142 #endif
 143
 144   // Initialize global NETGEN parameters:
 145   netgen::mparam.maxh               = aParams.maxh;
 146   netgen::mparam.minh               = aParams.minh;
 147   netgen::mparam.segmentsperedge    = aParams.segmentsperedge;
 148   netgen::mparam.grading            = aParams.grading;
 149   netgen::mparam.curvaturesafety    = aParams.curvaturesafety;
 150   netgen::mparam.secondorder        = aParams.secondorder;
 151   netgen::mparam.quad               = aParams.quad;
 152   netgen::mparam.uselocalh          = aParams.uselocalh;
 153   netgen::merge_solids       = aParams.merge_solids;
 154   netgen::mparam.optsteps2d         = aParams.optsteps2d;
 155   netgen::mparam.optsteps3d         = aParams.optsteps3d;
 156   netgen::mparam.elsizeweight       = aParams.elsizeweight;
 157   netgen::mparam.opterrpow          = aParams.opterrpow;
 158   netgen::mparam.delaunay           = aParams.delaunay;
 159   netgen::mparam.checkoverlap       = aParams.checkoverlap;
 160   netgen::mparam.checkchartboundary = aParams.checkchartboundary;
 161 #ifdef NETGEN_V6
 162   // std::string
 163   netgen::mparam.meshsizefilename = aParams.meshsizefilename;
 164   netgen::mparam.closeedgefac = aParams.closeedgefac;
 165
 166 #else
 167   // const char*
 168   netgen::mparam.meshsizefilename= aParams.meshsizefilename.empty() ? 0 : aParams.meshsizefilename.c_str();
 169 #endif
 170 }
 171
 172 /**
 173  * @brief compute mesh with netgen3d
 174  *
 175  * @param input_mesh_file Input Mesh file
 176  * @param shape_file Shape file
 177  * @param hypo_file Parameter file
 178  * @param new_element_file Binary file containing new nodes and new element info
 179  * @param output_mesh If true will export mesh into output_mesh_file
 180  * @param output_mesh_file Output Mesh file
 181  *
 182  * @return error code
 183  */
 184 int netgen3d(const std::string input_mesh_file,
 185              const std::string shape_file,
 186              const std::string hypo_file,
 187              const std::string element_orientation_file,
 188              const std::string new_element_file,
 189              bool output_mesh,
 190              const std::string output_mesh_file,
 191              int nbThreads)
 192 {
 193   auto time0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 194   // Importing mesh
 195   SMESH_Gen gen;
 196
 197   SMESH_Mesh *myMesh = gen.CreateMesh(false);
 198   //TODO: To define
 199   std::string mesh_name = "Maillage_1";
 200
 201   import_mesh(input_mesh_file, *myMesh, mesh_name);
 202   auto time1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 203   auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time1-time0);
 204   std::cout << "Time for import_mesh: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 205
 206   // Importing shape
 207   TopoDS_Shape myShape;
 208   import_shape(shape_file, myShape);
 209   auto time2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 210   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time2-time1);
 211   std::cout << "Time for import_shape: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 212
 213   // Importing hypothesis
 214   netgen_params myParams;
 215
 216   import_netgen_params(hypo_file, myParams);
 217   auto time3 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 218   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time3-time2);
 219   std::cout << "Time for import_netgen_param: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 220   // Setting number of threads for netgen
 221   myParams.nbThreads = nbThreads;
 222
 223   std::cout << "Meshing with netgen3d" << std::endl;
 224   int ret = netgen3d_internal(myShape, *myMesh, myParams,
 225                               new_element_file, element_orientation_file,
 226                               output_mesh);
 227
 228
 229   if(!ret){
 230     std::cout << "Meshing failed" << std::endl;
 231     return ret;
 232   }
 233
 234   if(output_mesh){
 235     auto time4 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 236     export_mesh(output_mesh_file, *myMesh, mesh_name);
 237     auto time5 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 238     elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time5-time4);
 239     std::cout << "Time for export_mesh: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 240   }
 241
 242   return ret;
 243 }
 244
 245 /**
 246  * @brief Compute aShape within aMesh using netgen3d
 247  *
 248  * @param aShape the shape
 249  * @param aMesh the mesh
 250  * @param aParams the netgen parameters
 251  * @param new_element_file file containing data on the new point/tetra added by netgen
 252  *
 253  * @return error code
 254  */
 255 int netgen3d_internal(TopoDS_Shape &aShape, SMESH_Mesh& aMesh, netgen_params& aParams,
 256                       std::string new_element_file, std::string element_orientation_file,
 257                       bool output_mesh)
 258 {
 259
 260   auto time0 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 261
 262   netgen::multithread.terminate = 0;
 263   netgen::multithread.task = "Volume meshing";
 264
 265   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 266
 267   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 268   aParams._quadraticMesh = helper.IsQuadraticSubMesh(aShape);
 269   helper.SetElementsOnShape( true );
 270
 271   int Netgen_NbOfNodes = 0;
 272   double Netgen_point[3];
 273   int Netgen_triangle[3];
 274
 275   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
 276   Ng_Mesh * Netgen_mesh = (Ng_Mesh*)ngLib._ngMesh;
 277
 278   // vector of nodes in which node index == netgen ID
 279   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 280   {
 281     const int invalid_ID = -1;
 282
 283     SMESH::Controls::Area areaControl;
 284     SMESH::Controls::TSequenceOfXYZ nodesCoords;
 285
 286     // maps nodes to ng ID
 287     typedef map< const SMDS_MeshNode*, int, TIDCompare > TNodeToIDMap;
 288     typedef TNodeToIDMap::value_type                     TN2ID;
 289     TNodeToIDMap nodeToNetgenID;
 290
 291     // find internal shapes
 292     NETGENPlugin_Internals internals( aMesh, aShape, /*is3D=*/true );
 293
 294     // ---------------------------------
 295     // Feed the Netgen with surface mesh
 296     // ---------------------------------
 297
 298     TopAbs_ShapeEnum mainType = aMesh.GetShapeToMesh().ShapeType();
 299     bool checkReverse = ( mainType == TopAbs_COMPOUND || mainType == TopAbs_COMPSOLID );
 300
 301     SMESH_ProxyMesh::Ptr proxyMesh( new SMESH_ProxyMesh( aMesh ));
 302     if ( aParams._viscousLayersHyp )
 303     {
 304       netgen::multithread.percent = 3;
 305       proxyMesh = aParams._viscousLayersHyp->Compute( aMesh, aShape );
 306       if ( !proxyMesh )
 307         return false;
 308     }
 309     if ( aMesh.NbQuadrangles() > 0 )
 310     {
 311       netgen::multithread.percent = 6;
 312       StdMeshers_QuadToTriaAdaptor* Adaptor = new StdMeshers_QuadToTriaAdaptor;
 313       Adaptor->Compute(aMesh,aShape,proxyMesh.get());
 314       proxyMesh.reset( Adaptor );
 315     }
 316
 317     // Get list of elements + their orientation from element_orientation file
 318     std::map<vtkIdType, bool> elemOrientation;
 319     {
 320       std::ifstream df(element_orientation_file, ios::binary|ios::in);
 321       int nbElement;
 322       bool orient;
 323
 324       // Warning of the use of vtkIdType (I had issue when run_mesher was compiled with internal vtk) and salome not
 325       // Sizeof was the same but how he othered the type was different
 326       // Maybe using another type (uint64_t) instead would be better
 327       vtkIdType id;
 328       df.read((char*)&nbElement, sizeof(int));
 329
 330       for(int ielem=0;ielem<nbElement;++ielem){
 331         df.read((char*) &id, sizeof(vtkIdType));
 332         df.read((char*) &orient, sizeof(bool));
 333         elemOrientation[id] = orient;
 334       }
 335     }
 336
 337     // Adding elements from Mesh
 338     SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = meshDS->elementsIterator(SMDSAbs_Face);
 339     bool isRev;
 340     bool isInternalFace = false;
 341
 342     bool isIn;
 343
 344     while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
 345       {
 346         // check mesh face
 347         const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
 348         if ( !elem )
 349           return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Null element encounters");
 350         if ( elem->NbCornerNodes() != 3 )
 351           return error( COMPERR_BAD_INPUT_MESH, "Not triangle element encounters");
 352
 353         // Keeping only element that are in the element orientation file
 354         isIn = elemOrientation.count(elem->GetID())==1;
 355
 356         if(!isIn)
 357           continue;
 358
 359
 360         // Get orientation
 361         // Netgen requires that all the triangle point outside
 362         isRev = elemOrientation[elem->GetID()];
 363
 364         // Add nodes of triangles and triangles them-selves to netgen mesh
 365
 366         // add three nodes of triangle
 367         bool hasDegen = false;
 368         for ( int iN = 0; iN < 3; ++iN )
 369         {
 370           const SMDS_MeshNode* node = elem->GetNode( iN );
 371           const int shapeID = node->getshapeId();
 372           if ( node->GetPosition()->GetTypeOfPosition() == SMDS_TOP_EDGE &&
 373                helper.IsDegenShape( shapeID ))
 374           {
 375             // ignore all nodes on degeneraged edge and use node on its vertex instead
 376             TopoDS_Shape vertex = TopoDS_Iterator( meshDS->IndexToShape( shapeID )).Value();
 377             node = SMESH_Algo::VertexNode( TopoDS::Vertex( vertex ), meshDS );
 378             hasDegen = true;
 379           }
 380           int& ngID = nodeToNetgenID.insert(TN2ID( node, invalid_ID )).first->second;
 381           if ( ngID == invalid_ID )
 382           {
 383             ngID = ++Netgen_NbOfNodes;
 384             Netgen_point [ 0 ] = node->X();
 385             Netgen_point [ 1 ] = node->Y();
 386             Netgen_point [ 2 ] = node->Z();
 387             Ng_AddPoint(Netgen_mesh, Netgen_point);
 388           }
 389
 390           Netgen_triangle[ isRev ? 2-iN : iN ] = ngID;
 391         }
 392         // add triangle
 393         if ( hasDegen && (Netgen_triangle[0] == Netgen_triangle[1] ||
 394                           Netgen_triangle[0] == Netgen_triangle[2] ||
 395                           Netgen_triangle[2] == Netgen_triangle[1] ))
 396           continue;
 397
 398         Ng_AddSurfaceElement(Netgen_mesh, NG_TRIG, Netgen_triangle);
 399
 400         // TODO: Handle that case (quadrangle 2D) (isInternal is set to false)
 401         if ( isInternalFace && !proxyMesh->IsTemporary( elem ))
 402         {
 403           swap( Netgen_triangle[1], Netgen_triangle[2] );
 404           Ng_AddSurfaceElement(Netgen_mesh, NG_TRIG, Netgen_triangle);
 405         }
 406       }
 407
 408     // insert old nodes into nodeVec
 409     nodeVec.resize( nodeToNetgenID.size() + 1, 0 );
 410     TNodeToIDMap::iterator n_id = nodeToNetgenID.begin();
 411     for ( ; n_id != nodeToNetgenID.end(); ++n_id )
 412       nodeVec[ n_id->second ] = n_id->first;
 413     nodeToNetgenID.clear();
 414
 415     // TODO: Handle internal vertex
 416     //if ( internals.hasInternalVertexInSolid() )
 417     //{
 418     //  netgen::OCCGeometry occgeo;
 419     //  NETGENPlugin_Mesher::AddIntVerticesInSolids( occgeo,
 420     //                                               (netgen::Mesh&) *Netgen_mesh,
 421     //                                               nodeVec,
 422     //                                               internals);
 423     //}
 424   }
 425   auto time1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 426   auto elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time1-time0);
 427   std::cout << "Time for fill_in_ngmesh: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 428
 429   // -------------------------
 430   // Generate the volume mesh
 431   // -------------------------
 432   netgen::multithread.terminate = 0;
 433
 434   netgen::Mesh* ngMesh = ngLib._ngMesh;
 435   Netgen_mesh = ngLib.ngMesh();
 436   Netgen_NbOfNodes = Ng_GetNP( Netgen_mesh );
 437
 438
 439   int startWith = netgen::MESHCONST_MESHVOLUME;
 440   int endWith   = netgen::MESHCONST_OPTVOLUME;
 441   int err = 1;
 442
 443   NETGENPlugin_Mesher aMesher( &aMesh, helper.GetSubShape(), /*isVolume=*/true );
 444   netgen::OCCGeometry occgeo;
 445   set_netgen_parameters(aParams);
 446
 447   if ( aParams.has_netgen_param )
 448   {
 449     if ( aParams.has_local_size)
 450     {
 451       if ( ! &ngMesh->LocalHFunction() )
 452       {
 453         netgen::Point3d pmin, pmax;
 454         ngMesh->GetBox( pmin, pmax, 0 );
 455         ngMesh->SetLocalH( pmin, pmax, aParams.grading );
 456       }
 457       aMesher.SetLocalSize( occgeo, *ngMesh );
 458
 459       try {
 460         ngMesh->LoadLocalMeshSize( netgen::mparam.meshsizefilename );
 461       } catch (netgen::NgException & ex) {
 462         return error( COMPERR_BAD_PARMETERS, ex.What() );
 463       }
 464     }
 465     if ( !aParams.optimize )
 466       endWith = netgen::MESHCONST_MESHVOLUME;
 467   }
 468   else if ( aParams.has_maxelementvolume_hyp )
 469   {
 470     netgen::mparam.maxh = pow( 72, 1/6. ) * pow( aParams.maxElementVolume, 1/3. );
 471     // limitVolumeSize( ngMesh, netgen::mparam.maxh ); // result is unpredictable
 472   }
 473   else if ( aMesh.HasShapeToMesh() )
 474   {
 475     aMesher.PrepareOCCgeometry( occgeo, helper.GetSubShape(), aMesh );
 476     netgen::mparam.maxh = occgeo.GetBoundingBox().Diam()/2;
 477   }
 478   else
 479   {
 480     netgen::Point3d pmin, pmax;
 481     ngMesh->GetBox (pmin, pmax);
 482     netgen::mparam.maxh = Dist(pmin, pmax)/2;
 483   }
 484
 485   if ( !aParams.has_netgen_param && aMesh.HasShapeToMesh() )
 486   {
 487     netgen::mparam.minh = aMesher.GetDefaultMinSize( helper.GetSubShape(), netgen::mparam.maxh );
 488   }
 489
 490   try
 491   {
 492     OCC_CATCH_SIGNALS;
 493
 494     ngLib.CalcLocalH(ngMesh);
 495     err = ngLib.GenerateMesh(occgeo, startWith, endWith, ngMesh);
 496
 497     if(netgen::multithread.terminate)
 498       return false;
 499     if ( err )
 500       return error(SMESH_Comment("Error in netgen::OCCGenerateMesh() at ") << netgen::multithread.task);
 501   }
 502   catch (Standard_Failure& ex)
 503   {
 504     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 505     str << " at " << netgen::multithread.task
 506         << ": " << ex.DynamicType()->Name();
 507     if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() ))
 508       str << ": " << ex.GetMessageString();
 509     return error(str);
 510   }
 511   catch (netgen::NgException& exc)
 512   {
 513     SMESH_Comment str("NgException");
 514     if ( strlen( netgen::multithread.task ) > 0 )
 515       str << " at " << netgen::multithread.task;
 516     str << ": " << exc.What();
 517     return error(str);
 518   }
 519   catch (...)
 520   {
 521     SMESH_Comment str("Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()");
 522     if ( strlen( netgen::multithread.task ) > 0 )
 523       str << " at " << netgen::multithread.task;
 524     return error(str);
 525   }
 526
 527   int Netgen_NbOfNodesNew = Ng_GetNP(Netgen_mesh);
 528   int Netgen_NbOfTetra    = Ng_GetNE(Netgen_mesh);
 529
 530   // -------------------------------------------------------------------
 531   // Feed back the SMESHDS with the generated Nodes and Volume Elements
 532   // -------------------------------------------------------------------
 533
 534   if ( err )
 535   {
 536     SMESH_ComputeErrorPtr ce = NETGENPlugin_Mesher::ReadErrors(nodeVec);
 537     if ( ce && ce->HasBadElems() )
 538       return error( ce );
 539   }
 540   auto time2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 541   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time2-time1);
 542   std::cout << "Time for netgen_compute: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 543
 544   bool isOK = ( /*status == NG_OK &&*/ Netgen_NbOfTetra > 0 );// get whatever built
 545   if ( isOK )
 546   {
 547     std::ofstream df(new_element_file, ios::out|ios::binary);
 548
 549     double Netgen_point[3];
 550     int    Netgen_tetrahedron[4];
 551
 552     // Writing nodevec (correspondence netgen numbering mesh numbering)
 553     // Number of nodes
 554     df.write((char*) &Netgen_NbOfNodes, sizeof(int));
 555     df.write((char*) &Netgen_NbOfNodesNew, sizeof(int));
 556     for (int nodeIndex = 1 ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodes; ++nodeIndex )
 557     {
 558       //Id of the point
 559       int id = nodeVec.at(nodeIndex)->GetID();
 560       df.write((char*) &id, sizeof(int));
 561     }
 562
 563     // Writing info on new points
 564     for (int nodeIndex = Netgen_NbOfNodes +1 ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodesNew; ++nodeIndex )
 565     {
 566       Ng_GetPoint(Netgen_mesh, nodeIndex, Netgen_point );
 567       // Coordinates of the point
 568       df.write((char *) &Netgen_point, sizeof(double)*3);
 569     }
 570
 571     // create tetrahedrons
 572     df.write((char*) &Netgen_NbOfTetra, sizeof(int));
 573     for ( int elemIndex = 1; elemIndex <= Netgen_NbOfTetra; ++elemIndex )
 574     {
 575       Ng_GetVolumeElement(Netgen_mesh, elemIndex, Netgen_tetrahedron);
 576       df.write((char*) &Netgen_tetrahedron, sizeof(int)*4);
 577     }
 578   }
 579   auto time3 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 580   elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time3-time2);
 581   std::cout << "Time for write_new_elem: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 582
 583
 584   // Adding new files in aMesh as well
 585   if ( output_mesh )
 586   {
 587     double Netgen_point[3];
 588     int    Netgen_tetrahedron[4];
 589
 590     // create and insert new nodes into nodeVec
 591     nodeVec.resize( Netgen_NbOfNodesNew + 1, 0 );
 592     int nodeIndex = Netgen_NbOfNodes + 1;
 593     for ( ; nodeIndex <= Netgen_NbOfNodesNew; ++nodeIndex )
 594     {
 595       Ng_GetPoint( Netgen_mesh, nodeIndex, Netgen_point );
 596       nodeVec.at(nodeIndex) = helper.AddNode(Netgen_point[0],
 597                                              Netgen_point[1],
 598                                              Netgen_point[2]);
 599     }
 600
 601     // create tetrahedrons
 602     for ( int elemIndex = 1; elemIndex <= Netgen_NbOfTetra; ++elemIndex )
 603     {
 604       Ng_GetVolumeElement(Netgen_mesh, elemIndex, Netgen_tetrahedron);
 605       try
 606       {
 607         helper.AddVolume (nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[0] ),
 608                           nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[1] ),
 609                           nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[2] ),
 610                           nodeVec.at( Netgen_tetrahedron[3] ));
 611       }
 612       catch (...)
 613       {
 614       }
 615     }
 616     auto time4 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
 617     elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(time4-time3);
 618     std::cout << "Time for add_element_to_smesh: " << elapsed.count() * 1e-9 << std::endl;
 619
 620   }
 621
 622   return !err;
 623 }
 624
 625 /**
 626  * @brief compute mesh with netgen2d
 627  *
 628  * @param input_mesh_file Input Mesh file
 629  * @param shape_file Shape file
 630  * @param hypo_file Parameter file
 631  * @param new_element_file Binary file containing new nodes and new element info
 632  * @param output_mesh If true will export mesh into output_mesh_file
 633  * @param output_mesh_file Output Mesh file
 634  *
 635  * @return error code
 636  */
 637 int netgen2d(const std::string input_mesh_file,
 638              const std::string shape_file,
 639              const std::string hypo_file,
 640              const std::string element_orientation_file,
 641              const std::string new_element_file,
 642              bool output_mesh,
 643              const std::string output_mesh_file)
 644 {
 645
 646   // Importing mesh
 647   SMESH_Gen gen;
 648
 649   SMESH_Mesh *myMesh = gen.CreateMesh(false);
 650   //TODO: To define
 651   std::string mesh_name = "Maillage_1";
 652
 653   import_mesh(input_mesh_file, *myMesh, mesh_name);
 654
 655   // Importing shape
 656   TopoDS_Shape myShape;
 657   import_shape(shape_file, myShape);
 658
 659   // Importing hypothesis
 660   netgen_params myParams;
 661
 662   import_netgen_params(hypo_file, myParams);
 663
 664   std::cout << "Meshing with netgen3d" << std::endl;
 665   int ret = netgen2d_internal(myShape, *myMesh, myParams,
 666                               new_element_file, element_orientation_file,
 667                               output_mesh);
 668
 669   if(!ret){
 670     std::cout << "Meshing failed" << std::endl;
 671     return ret;
 672   }
 673
 674   if(output_mesh)
 675     export_mesh(output_mesh_file, *myMesh, mesh_name);
 676
 677   return ret;
 678 }
 679
 680
 681 // TODO: Not working properly
 682 /**
 683  * @brief Compute aShape within aMesh using netgen2d
 684  *
 685  * @param aShape the shape
 686  * @param aMesh the mesh
 687  * @param aParams the netgen parameters
 688  * @param new_element_file file containing data on the new point/tetra added by netgen
 689  *
 690  * @return error code
 691  */
 692 int netgen2d_internal(TopoDS_Shape &aShape, SMESH_Mesh& aMesh, netgen_params& aParams,
 693                       std::string new_element_file, std::string element_orientation_file,
 694                       bool output_mesh)
 695 {
 696   netgen::multithread.terminate = 0;
 697   netgen::multithread.task = "Surface meshing";
 698
 699   SMESHDS_Mesh* meshDS = aMesh.GetMeshDS();
 700   SMESH_MesherHelper helper(aMesh);
 701   helper.SetElementsOnShape( true );
 702
 703   NETGENPlugin_NetgenLibWrapper ngLib;
 704   ngLib._isComputeOk = false;
 705
 706   netgen::Mesh   ngMeshNoLocSize;
 707   netgen::Mesh * ngMeshes[2] = { (netgen::Mesh*) ngLib._ngMesh,  & ngMeshNoLocSize };
 708   netgen::OCCGeometry occgeoComm;
 709
 710   std::map<vtkIdType, bool> elemOrientation;
 711
 712   typedef map< const SMDS_MeshNode*, int, TIDCompare > TNodeToIDMap;
 713   typedef TNodeToIDMap::value_type                     TN2ID;
 714   const int invalid_ID = -1;
 715   int Netgen_NbOfNodes=0;
 716   double Netgen_point[3];
 717   int Netgen_segment[2];
 718   int Netgen_triangle[3];
 719
 720   // min / max sizes are set as follows:
 721   // if ( _hypParameters )
 722   //    min and max are defined by the user
 723   // else if ( aParams.has_LengthFromEdges_hyp )
 724   //    min = aMesher.GetDefaultMinSize()
 725   //    max = average segment len of a FACE
 726   // else if ( _hypMaxElementArea )
 727   //    min = aMesher.GetDefaultMinSize()
 728   //    max = f( _hypMaxElementArea )
 729   // else
 730   //    min = aMesher.GetDefaultMinSize()
 731   //    max = max segment len of a FACE
 732   NETGENPlugin_Mesher aMesher( &aMesh, aShape, /*isVolume=*/false);
 733   set_netgen_parameters( aParams );
 734   const bool toOptimize = aParams.optimize;
 735   if ( aParams.has_maxelementvolume_hyp )
 736   {
 737     netgen::mparam.maxh = sqrt( 2. * aParams.maxElementVolume / sqrt(3.0) );
 738   }
 739   netgen::mparam.quad = aParams.quad;
 740
 741   // local size is common for all FACEs in aShape?
 742   const bool isCommonLocalSize = ( !aParams.has_LengthFromEdges_hyp && !aParams.has_maxelementvolume_hyp && netgen::mparam.uselocalh );
 743   const bool isDefaultHyp = ( !aParams.has_LengthFromEdges_hyp && !aParams.has_maxelementvolume_hyp && !aParams.has_netgen_param );
 744
 745
 746   if ( isCommonLocalSize ) // compute common local size in ngMeshes[0]
 747   {
 748     //list< SMESH_subMesh* > meshedSM[4]; --> all sub-shapes are added to occgeoComm
 749     aMesher.PrepareOCCgeometry( occgeoComm, aShape, aMesh );//, meshedSM );
 750
 751     // local size set at MESHCONST_ANALYSE step depends on
 752     // minh, face_maxh, grading and curvaturesafety; find minh if not set by the user
 753     if ( !aParams.has_netgen_param || netgen::mparam.minh < DBL_MIN )
 754     {
 755       if ( !aParams.has_netgen_param )
 756         netgen::mparam.maxh = occgeoComm.GetBoundingBox().Diam() / 3.;
 757       netgen::mparam.minh = aMesher.GetDefaultMinSize( aShape, netgen::mparam.maxh );
 758     }
 759     // set local size depending on curvature and NOT closeness of EDGEs
 760 #ifdef NETGEN_V6
 761     const double factor = 2; //netgen::occparam.resthcloseedgefac;
 762 #else
 763     const double factor = netgen::occparam.resthcloseedgefac;
 764     netgen::occparam.resthcloseedgeenable = false;
 765     netgen::occparam.resthcloseedgefac = 1.0 + netgen::mparam.grading;
 766 #endif
 767     occgeoComm.face_maxh = netgen::mparam.maxh;
 768 #ifdef NETGEN_V6
 769     netgen::OCCParameters occparam;
 770     netgen::OCCSetLocalMeshSize( occgeoComm, *ngMeshes[0], netgen::mparam, occparam );
 771 #else
 772     netgen::OCCSetLocalMeshSize( occgeoComm, *ngMeshes[0] );
 773 #endif
 774     occgeoComm.emap.Clear();
 775     occgeoComm.vmap.Clear();
 776
 777     // Reading list of element to integrate into netgen mesh
 778     {
 779       std::ifstream df(element_orientation_file, ios::in|ios::binary);
 780       int nbElement;
 781       vtkIdType id;
 782       bool orient;
 783       df.read((char*)&nbElement, sizeof(int));
 784
 785       for(int ielem=0;ielem<nbElement;++ielem){
 786         df.read((char*) &id, sizeof(vtkIdType));
 787         df.read((char*) &orient, sizeof(bool));
 788         elemOrientation[id] = orient;
 789       }
 790     }
 791
 792     bool isIn;
 793     // set local size according to size of existing segments
 794     SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = meshDS->elementsIterator(SMDSAbs_Edge);
 795     while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
 796     {
 797       const SMDS_MeshElement* seg = iteratorElem->next();
 798       // Keeping only element that are in the element orientation file
 799       isIn = elemOrientation.count(seg->GetID())==1;
 800
 801       if(!isIn)
 802         continue;
 803
 804       SMESH_TNodeXYZ n1 = seg->GetNode(0);
 805       SMESH_TNodeXYZ n2 = seg->GetNode(1);
 806       gp_XYZ p = 0.5 * ( n1 + n2 );
 807       netgen::Point3d pi(p.X(), p.Y(), p.Z());
 808       ngMeshes[0]->RestrictLocalH( pi, factor * ( n1 - n2 ).Modulus() );
 809     }
 810
 811     // set local size defined on shapes
 812     aMesher.SetLocalSize( occgeoComm, *ngMeshes[0] );
 813     aMesher.SetLocalSizeForChordalError( occgeoComm, *ngMeshes[0] );
 814     try {
 815       ngMeshes[0]->LoadLocalMeshSize( netgen::mparam.meshsizefilename );
 816     } catch (netgen::NgException & ex) {
 817       return error( COMPERR_BAD_PARMETERS, ex.What() );
 818     }
 819   }
 820   netgen::mparam.uselocalh = toOptimize; // restore as it is used at surface optimization
 821   // ==================
 822   // Loop on all FACEs
 823   // ==================
 824
 825   vector< const SMDS_MeshNode* > nodeVec;
 826
 827     // prepare occgeom
 828     netgen::OCCGeometry occgeom;
 829     occgeom.shape = aShape;
 830     occgeom.fmap.Add( aShape );
 831     occgeom.CalcBoundingBox();
 832     occgeom.facemeshstatus.SetSize(1);
 833     occgeom.facemeshstatus = 0;
 834     occgeom.face_maxh_modified.SetSize(1);
 835     occgeom.face_maxh_modified = 0;
 836     occgeom.face_maxh.SetSize(1);
 837     occgeom.face_maxh = netgen::mparam.maxh;
 838
 839     // -------------------------
 840     // Fill netgen mesh
 841     // -------------------------
 842     // maps nodes to ng ID
 843
 844
 845     // MESHCONST_ANALYSE step may lead to a failure, so we make an attempt
 846     // w/o MESHCONST_ANALYSE at the second loop
 847     int err = 0;
 848     enum { LOC_SIZE, NO_LOC_SIZE };
 849     int iLoop = isCommonLocalSize ? 0 : 1;
 850     int faceID = occgeom.fmap.FindIndex(aShape);
 851     int solidID = 0;
 852     for ( ; iLoop < 2; iLoop++ )
 853     {
 854       //bool isMESHCONST_ANALYSE = false;
 855       //TODO: check how to replace that
 856       //InitComputeError();
 857
 858       netgen::Mesh * ngMesh = ngMeshes[ iLoop ];
 859       ngMesh->DeleteMesh();
 860
 861       if ( iLoop == NO_LOC_SIZE )
 862       {
 863         ngMesh->SetGlobalH ( netgen::mparam.maxh );
 864         ngMesh->SetMinimalH( netgen::mparam.minh );
 865         netgen::Box<3> bb = occgeom.GetBoundingBox();
 866         bb.Increase (bb.Diam()/10);
 867         ngMesh->SetLocalH (bb.PMin(), bb.PMax(), netgen::mparam.grading);
 868         aMesher.SetLocalSize( occgeom, *ngMesh );
 869         aMesher.SetLocalSizeForChordalError( occgeoComm, *ngMesh );
 870         try {
 871           ngMesh->LoadLocalMeshSize( netgen::mparam.meshsizefilename );
 872         } catch (netgen::NgException & ex) {
 873           return error( COMPERR_BAD_PARMETERS, ex.What() );
 874         }
 875       }
 876
 877       TNodeToIDMap nodeToNetgenID;
 878
 879       nodeVec.clear();
 880       ngMesh->AddFaceDescriptor( netgen::FaceDescriptor( faceID, solidID, solidID, 0 ));
 881           // set local size according to size of existing segments
 882       SMDS_ElemIteratorPtr iteratorElem = meshDS->elementsIterator(SMDSAbs_Edge);
 883       while ( iteratorElem->more() ) // loop on elements on a geom face
 884       {
 885         const SMDS_MeshElement* elem = iteratorElem->next();
 886         // Keeping only element that are in the element orientation file
 887         bool isIn = elemOrientation.count(elem->GetID())==1;
 888
 889         if(!isIn)
 890           continue;
 891
 892         bool isRev = elemOrientation[elem->GetID()];
 893         std::cerr << isRev;
 894
 895
 896
 897         for ( int iN = 0; iN < 2; ++iN )
 898         {
 899           const SMDS_MeshNode* node = elem->GetNode( iN );
 900           const int shapeID = node->getshapeId();
 901           int& ngID = nodeToNetgenID.insert(TN2ID( node, invalid_ID )).first->second;
 902           if ( ngID == invalid_ID )
 903           {
 904             ngID = ++Netgen_NbOfNodes;
 905             Netgen_point [ 0 ] = node->X();
 906             Netgen_point [ 1 ] = node->Y();
 907             Netgen_point [ 2 ] = node->Z();
 908             netgen::MeshPoint mp( netgen::Point<3> (node->X(), node->Y(), node->Z()) );
 909             ngMesh->AddPoint ( mp, 1, netgen::EDGEPOINT );
 910           }
 911           Netgen_segment[ isRev ? 1-iN : iN ] = ngID;
 912         }
 913         // add segment
 914
 915         netgen::Segment seg;
 916         seg[0] = Netgen_segment[0];
 917         seg[1] = Netgen_segment[1];
 918         seg.edgenr = ngMesh->GetNSeg() +1;
 919         seg.si = faceID;
 920
 921         ngMesh->AddSegment(seg);
 922       }
 923       int nbNodes2 = ngMesh->GetNP();
 924       int nseg = ngMesh->GetNSeg();
 925
 926       // insert old nodes into nodeVec
 927       nodeVec.resize( nodeToNetgenID.size() + 1, 0 );
 928       TNodeToIDMap::iterator n_id = nodeToNetgenID.begin();
 929       for ( ; n_id != nodeToNetgenID.end(); ++n_id )
 930         nodeVec[ n_id->second ] = n_id->first;
 931       nodeToNetgenID.clear();
 932
 933
 934       //if ( !isCommonLocalSize )
 935       //limitSize( ngMesh, mparam.maxh * 0.8);
 936
 937       // -------------------------
 938       // Generate surface mesh
 939       // -------------------------
 940
 941       const int startWith = netgen::MESHCONST_MESHSURFACE;
 942       const int endWith   = toOptimize ? netgen::MESHCONST_OPTSURFACE : netgen::MESHCONST_MESHSURFACE;
 943
 944       SMESH_Comment str;
 945       try {
 946         OCC_CATCH_SIGNALS;
 947         err = ngLib.GenerateMesh(occgeom, startWith, endWith, ngMesh);
 948         if ( netgen::multithread.terminate )
 949           return false;
 950         if ( err )
 951           str << "Error in netgen::OCCGenerateMesh() at " << netgen::multithread.task;
 952       }
 953       catch (Standard_Failure& ex)
 954       {
 955         err = 1;
 956         str << "Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()"
 957             << " at " << netgen::multithread.task
 958             << ": " << ex.DynamicType()->Name();
 959         if ( ex.GetMessageString() && strlen( ex.GetMessageString() ))
 960           str << ": " << ex.GetMessageString();
 961       }
 962       catch (...) {
 963         err = 1;
 964         str << "Exception in  netgen::OCCGenerateMesh()"
 965             << " at " << netgen::multithread.task;
 966       }
 967       if ( err )
 968       {
 969         if ( iLoop == LOC_SIZE )
 970         {
 971           std::cout << "Need second run" << std::endl;
 972           /*netgen::mparam.minh = netgen::mparam.maxh;
 973           netgen::mparam.maxh = 0;
 974           for ( size_t iW = 0; iW < wires.size(); ++iW )
 975           {
 976             StdMeshers_FaceSidePtr wire = wires[ iW ];
 977             const vector<UVPtStruct>& uvPtVec = wire->GetUVPtStruct();
 978             for ( size_t iP = 1; iP < uvPtVec.size(); ++iP )
 979             {
 980               SMESH_TNodeXYZ   p( uvPtVec[ iP ].node );
 981               netgen::Point3d np( p.X(),p.Y(),p.Z());
 982               double segLen = p.Distance( uvPtVec[ iP-1 ].node );
 983               double   size = ngMesh->GetH( np );
 984               netgen::mparam.minh = Min( netgen::mparam.minh, size );
 985               netgen::mparam.maxh = Max( netgen::mparam.maxh, segLen );
 986             }
 987           }
 988           //cerr << "min " << mparam.minh << " max " << mparam.maxh << endl;
 989           netgen::mparam.minh *= 0.9;
 990           netgen::mparam.maxh *= 1.1;
 991           */
 992           continue;
 993         }
 994         else
 995         {
 996           //faceErr.reset( new SMESH_ComputeError( COMPERR_ALGO_FAILED, str ));
 997         }
 998       }
 999
1000       // ----------------------------------------------------
1001       // Fill the SMESHDS with the generated nodes and faces
1002       // ----------------------------------------------------
1003
1004       if(output_mesh)
1005       {
1006         int nbNodes = ngMesh->GetNP();
1007         int nbFaces = ngMesh->GetNSE();
1008         std::cout << nbFaces << " " << nbNodes << std::endl;
1009
1010         int nbInputNodes = (int) nodeVec.size()-1;
1011         nodeVec.resize( nbNodes+1, 0 );
1012
1013         // add nodes
1014         for ( int ngID = nbInputNodes + 1; ngID <= nbNodes; ++ngID )
1015         {
1016           const netgen::MeshPoint& ngPoint = ngMesh->Point( ngID );
1017           SMDS_MeshNode * node = meshDS->AddNode(ngPoint(0), ngPoint(1), ngPoint(2));
1018           nodeVec[ ngID ] = node;
1019         }
1020
1021         // create faces
1022         int i,j;
1023         for ( i = 1; i <= nbFaces ; ++i )
1024         {
1025           Ng_GetVolumeElement(ngLib.ngMesh(), i, Netgen_triangle);
1026
1027           helper.AddFace (nodeVec.at( Netgen_triangle[0] ),
1028                           nodeVec.at( Netgen_triangle[1] ),
1029                           nodeVec.at( Netgen_triangle[2] ));
1030
1031         }
1032       } // output_mesh
1033
1034       break;
1035     } // two attempts
1036   //} // loop on FACEs
1037
1038   return true;
1039
1040 }