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IPAL0052448: Too thin viscous layers are constructed
[modules/smesh.git] / src / SMESH / SMESH_MesherHelper.hxx
index da6cfcbfb3efb5ed7e0ec86a00149c9514087217..7c8ddbdcf3ddd7dd4a2137b19f6c43846f75d062 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-// Copyright (C) 2007-2012  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
+// Copyright (C) 2007-2014  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
 //
 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
@@ -6,7 +6,7 @@
 // This library is free software; you can redistribute it and/or
 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 // License as published by the Free Software Foundation; either
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+// version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 //
 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
@@ -58,28 +58,33 @@ typedef gp_XY (*xyFunPtr)(const gp_XY& uv1, const gp_XY& uv2);
 
 //=======================================================================
 /*!
- * \brief It helps meshers to add elements
+ * \brief It helps meshers to add elements and provides other utilities
  *
- * It allow meshers not to care about creation of medium nodes
+ * - It allows meshers not to care about creation of medium nodes
  * when filling a quadratic mesh. Helper does it itself.
- * It defines degree of elements to create when IsQuadraticSubMesh()
+ * It defines order of elements to create when IsQuadraticSubMesh()
  * is called.
+ * - It provides information on a shape it is initialized with:
+ * periodicity, presence of singularities etc.
+ * - ...
  */
 //=======================================================================
 
 class SMESH_EXPORT SMESH_MesherHelper
 {
-public:
+ public:
   // ---------- PUBLIC UTILITIES ----------
   
   /*!
-   * \brief Returns true if given node is medium
-    * \param n - node to check
-    * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
+   * \brief Returns true if all elements of a sub-mesh are of same shape
+    * \param smDS - sub-mesh to check elements of
+    * \param shape - expected shape of elements
+    * \param nullSubMeshRes - result value for the case of smDS == NULL
     * \retval bool - check result
    */
-  static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
-                       const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
+  static bool IsSameElemGeometry(const SMESHDS_SubMesh* smDS,
+                                 SMDSAbs_GeometryType   shape,
+                                 const bool             nullSubMeshRes = true);
 
   /*!
    * \brief Load nodes bound to face into a map of node columns
@@ -92,7 +97,7 @@ public:
    * The key of the map is a normalized parameter of each
    * base node on theBaseSide. Edges in theBaseSide must be sequenced.
    * This method works in supposition that nodes on the face
-   * forms a rectangular grid and elements can be quardrangles or triangles
+   * forms a structured grid and elements can be quardrangles or triangles
    */
   static bool LoadNodeColumns(TParam2ColumnMap &            theParam2ColumnMap,
                               const TopoDS_Face&            theFace,
@@ -107,6 +112,19 @@ public:
                               const TopoDS_Edge& theBaseEdge,
                               SMESHDS_Mesh*      theMesh,
                               SMESH_ProxyMesh*   theProxyMesh=0);
+  /*!
+   * \brief Return true if 2D mesh on FACE is structured
+   */
+  static bool IsStructured( SMESH_subMesh* faceSM );
+
+  /*!
+   * \brief Returns true if given node is medium
+    * \param n - node to check
+    * \param typeToCheck - type of elements containing the node to ask about node status
+    * \retval bool - check result
+   */
+  static bool IsMedium(const SMDS_MeshNode*      node,
+                       const SMDSAbs_ElementType typeToCheck = SMDSAbs_All);
   /*!
    * \brief Return support shape of a node
    * \param node - the node
@@ -122,12 +140,52 @@ public:
     * \param nbNodes - total nb of nodes
     * \retval int - valid node index
    */
-  static int WrapIndex(const int ind, const int nbNodes) {
-    if ( ind < 0 ) return nbNodes + ind % nbNodes;
-    if ( ind >= nbNodes ) return ind % nbNodes;
-    return ind;
+  static inline int WrapIndex(int ind, const int nbNodes) {
+    return (( ind %= nbNodes ) < 0 ) ? ind + nbNodes : ind;
   }
 
+  /*!
+   * \brief Return UV of a point inside a quadrilateral FACE by it's
+   *        normalized parameters within a unit quadrangle and the
+   *        corresponding projections on sub-shapes of the real-world FACE.
+   *        The used calculation method is called Trans-Finite Interpolation (TFI).
+   *  \param x,y - normalized parameters that should be in range [0,1]
+   *  \param a0,a1,a2,a3 - UV of VERTEXes of the FACE == projections on VERTEXes
+   *  \param p0,p1,p2,p3 - UV of the point projections on EDGEs of the FACE
+   *  \return gp_XY - UV of the point on the FACE
+   *
+   *  Y ^              Order of those UV in the FACE is as follows.
+   *    |
+   *   a3   p2    a2
+   *    o---x-----o
+   *    |   :     |
+   *    |   :UV   |
+   * p3 x...O.....x p1
+   *    |   :     |
+   *    o---x-----o    ----> X
+   *   a0   p0    a1
+   */
+  inline static gp_XY calcTFI(double x, double y,
+                              const gp_XY a0,const gp_XY a1,const gp_XY a2,const gp_XY a3,
+                              const gp_XY p0,const gp_XY p1,const gp_XY p2,const gp_XY p3);
+
+  /*!
+   * \brief Same as "gp_XY calcTFI(...)" but in 3D
+   */
+  inline static gp_XYZ calcTFI(double x, double y,
+                               const gp_XYZ a0,const gp_XYZ a1,const gp_XYZ a2,const gp_XYZ a3,
+                               const gp_XYZ p0,const gp_XYZ p1,const gp_XYZ p2,const gp_XYZ p3);
+  /*!
+   * \brief Count nb of sub-shapes
+    * \param shape - the shape
+    * \param type - the type of sub-shapes to count
+    * \param ignoreSame - if true, use map not to count same shapes, esle use explorer
+    * \retval int - the calculated number
+   */
+  static int Count(const TopoDS_Shape&    shape,
+                   const TopAbs_ShapeEnum type,
+                   const bool             ignoreSame);
+
   /*!
    * \brief Return number of unique ancestors of the shape
    */
@@ -141,13 +199,12 @@ public:
                                         const SMESH_Mesh&   mesh,
                                         TopAbs_ShapeEnum    ancestorType);
   /*!
-   * \brief Find a common ancestors of two shapes of the given type
+   * \brief Find a common ancestor, of the given type, of two shapes
    */
   static TopoDS_Shape GetCommonAncestor(const TopoDS_Shape& shape1,
                                         const TopoDS_Shape& shape2,
                                         const SMESH_Mesh&   mesh,
                                         TopAbs_ShapeEnum    ancestorType);
-
   /*!
    * \brief Return orientation of sub-shape in the main shape
    */
@@ -160,6 +217,10 @@ public:
 
   static double MaxTolerance( const TopoDS_Shape& shape );
 
+  static double GetAngle( const TopoDS_Edge & E1, const TopoDS_Edge & E2,
+                          const TopoDS_Face & F,  const TopoDS_Vertex & V,
+                          gp_Vec* faceNormal=0);
+
   static bool IsClosedEdge( const TopoDS_Edge& anEdge );
 
   static TopoDS_Vertex IthVertex( const bool is2nd, TopoDS_Edge anEdge, const bool CumOri=true );
@@ -186,13 +247,34 @@ public:
   /*!
    * \brief Set order of elements to create without calling IsQuadraticSubMesh()
    */
+
+  /*!
+   * \brief Set myCreateQuadratic flag
+   */
   void SetIsQuadratic(const bool theBuildQuadratic)
   { myCreateQuadratic = theBuildQuadratic; }
+
+  /*!
+   * \brief Set myCreateBiQuadratic flag
+   */
+  void SetIsBiQuadratic(const bool theBuildBiQuadratic)
+  { myCreateBiQuadratic = theBuildBiQuadratic; }
+  
   /*!
    * \brief Return myCreateQuadratic flag
    */
   bool GetIsQuadratic() const { return myCreateQuadratic; }
 
+  /*
+   * \brief Find out elements orientation on a geometrical face
+   */
+  bool IsReversedSubMesh (const TopoDS_Face& theFace);
+
+  /*!
+   * \brief Return myCreateBiQuadratic flag
+   */
+  bool GetIsBiQuadratic() const { return myCreateBiQuadratic; }
+
   /*!
    * \brief Move medium nodes of faces and volumes to fix distorted elements
    * \param error - container of fixed distorted elements
@@ -205,7 +287,8 @@ public:
    *        or the next methods. By defaul elements are set on the shape if
    *        a mesh has no shape to be meshed
    */
-  void SetElementsOnShape(bool toSet) { mySetElemOnShape = toSet; }
+  bool SetElementsOnShape(bool toSet)
+  { bool res = mySetElemOnShape; mySetElemOnShape = toSet; return res; }
 
   /*!
    * \brief Set shape to make elements on without calling IsQuadraticSubMesh()
@@ -223,7 +306,7 @@ public:
   const TopoDS_Shape& GetSubShape() const  { return myShape; }
 
   /*!
-   * Creates a node
+   * Creates a node (!Note ID before u=0.,v0.)
    */
   SMDS_MeshNode* AddNode(double x, double y, double z, int ID = 0, double u=0., double v=0.);
   /*!
@@ -242,7 +325,7 @@ public:
                          const int id=0, 
                          const bool force3d = false);
   /*!
-   * Creates quadratic or linear quadrangle
+   * Creates bi-quadratic, quadratic or linear quadrangle
    */
   SMDS_MeshFace* AddFace(const SMDS_MeshNode* n1,
                          const SMDS_MeshNode* n2,
@@ -250,7 +333,6 @@ public:
                          const SMDS_MeshNode* n4,
                          const int id = 0,
                          const bool force3d = false);
-
   /*!
    * Creates polygon, with additional nodes in quadratic mesh
    */
@@ -288,7 +370,7 @@ public:
                              const int id = 0, 
                              const bool force3d = true);
   /*!
-   * Creates quadratic or linear hexahedron
+   * Creates bi-quadratic, quadratic or linear hexahedron
    */
   SMDS_MeshVolume* AddVolume(const SMDS_MeshNode* n1,
                              const SMDS_MeshNode* n2,
@@ -340,10 +422,11 @@ public:
   double GetNodeU(const TopoDS_Edge&   theEdge,
                   const SMDS_MeshNode* theNode,
                   const SMDS_MeshNode* inEdgeNode=0,
-                  bool*                check=0);
+                  bool*                check=0) const;
   /*!
    * \brief Return node UV on face
    *  \param inFaceNode - a node of element being created located inside a face
+   *  \param check - if provided, returns result of UV check that it enforces
    */
   gp_XY GetNodeUV(const TopoDS_Face&   F,
                   const SMDS_MeshNode* n,
@@ -379,6 +462,16 @@ public:
   static gp_XY GetMiddleUV(const Handle(Geom_Surface)& surface,
                            const gp_XY&                uv1,
                            const gp_XY&                uv2);
+  /*!
+   * \brief Return UV for the central node of a biquadratic triangle
+   */
+  static gp_XY GetCenterUV(const gp_XY& uv1,
+                           const gp_XY& uv2, 
+                           const gp_XY& uv3, 
+                           const gp_XY& uv12,
+                           const gp_XY& uv23,
+                           const gp_XY& uv31,
+                           bool *       isBadTria=0);
   /*!
    * \brief Define a pointer to wrapper over a function of gp_XY class,
    *       suitable to pass as xyFunPtr to applyIn2D().
@@ -467,13 +560,20 @@ public:
   { return IsRealSeam( GetMeshDS()->ShapeToIndex( subShape)); }
   /*!
    * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
-   *        has a seam edge
-    * \retval bool - true if it has
+   *        has a seam edge, i.e. an edge that has two parametric representations
+   *        on a surface
+   *  \retval bool - true if it has
    */
   bool HasSeam() const { return !mySeamShapeIds.empty(); }
+  /*!
+   * \brief Check if the shape set through IsQuadraticSubMesh() or SetSubShape()
+   *        has a seam edge that encounters twice in a wire
+   *  \retval bool - true if it has
+   */
+  bool HasRealSeam() const { return HasSeam() && ( *mySeamShapeIds.begin() < 0 ); }
   /*!
    * \brief Return index of periodic parametric direction of a closed face
-    * \retval int - 1 for U, 2 for V direction
+    \retval int - 1 for U, 2 for V direction
    */
   int GetPeriodicIndex() const { return myParIndex; }
   /*!
@@ -490,11 +590,40 @@ public:
   const SMDS_MeshNode* GetMediumNode(const SMDS_MeshNode* n1,
                                      const SMDS_MeshNode* n2,
                                      const bool force3d);
+  /*!
+   * \brief Return existing or create a new central node for a quardilateral
+   *       quadratic face given its 8 nodes.
+   *  \param force3d - true means node creation in between the given nodes,
+   *                   else node position is found on a geometrical face if any.
+   */
+  const SMDS_MeshNode* GetCentralNode(const SMDS_MeshNode* n1,
+                                      const SMDS_MeshNode* n2,
+                                      const SMDS_MeshNode* n3,
+                                      const SMDS_MeshNode* n4,
+                                      const SMDS_MeshNode* n12,
+                                      const SMDS_MeshNode* n23,
+                                      const SMDS_MeshNode* n34,
+                                      const SMDS_MeshNode* n41,
+                                      bool                 force3d);
+  /*!
+   * \brief Return existing or create a new central node for a 
+   *       quadratic triangle given its 6 nodes.
+   *  \param force3d - true means node creation in between the given nodes,
+   *                   else node position is found on a geometrical face if any.
+   */
+  const SMDS_MeshNode* GetCentralNode(const SMDS_MeshNode* n1,
+                                      const SMDS_MeshNode* n2,
+                                      const SMDS_MeshNode* n3,
+                                      const SMDS_MeshNode* n12,
+                                      const SMDS_MeshNode* n23,
+                                      const SMDS_MeshNode* n31,
+                                      bool                 force3d);
   /*!
    * \brief Return index and type of the shape (EDGE or FACE only) to set a medium node on
    */
   std::pair<int, TopAbs_ShapeEnum> GetMediumPos(const SMDS_MeshNode* n1,
-                                                const SMDS_MeshNode* n2);
+                                                const SMDS_MeshNode* n2,
+                                                const bool           useCurSubShape=false);
   /*!
    * \brief Add a link in my data structure
    */
@@ -526,13 +655,13 @@ public:
   
   virtual ~SMESH_MesherHelper();
 
-protected:
+ protected:
 
   /*!
    * \brief Select UV on either of 2 pcurves of a seam edge, closest to the given UV
-    * \param uv1 - UV on the seam
-    * \param uv2 - UV within a face
-    * \retval gp_Pnt2d - selected UV
+    \param uv1 - UV on the seam
+    \param uv2 - UV within a face
+    \retval gp_Pnt2d - selected UV
    */
   gp_Pnt2d GetUVOnSeam( const gp_Pnt2d& uv1, const gp_Pnt2d& uv2 ) const;
 
@@ -542,10 +671,31 @@ protected:
  private:
 
   // Forbiden copy constructor
-  SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther) {};
-
-  // special map for using during creation of quadratic elements
-  TLinkNodeMap    myTLinkNodeMap;
+  SMESH_MesherHelper (const SMESH_MesherHelper& theOther);
+
+  // key of a map of bi-quadratic face to it's central node
+  struct TBiQuad: public std::pair<int, std::pair<int, int> >
+  {
+    TBiQuad(const SMDS_MeshNode* n1,
+            const SMDS_MeshNode* n2, 
+            const SMDS_MeshNode* n3,
+            const SMDS_MeshNode* n4=0)
+    {
+      TIDSortedNodeSet s;
+      s.insert(n1);
+      s.insert(n2);
+      s.insert(n3);
+      if ( n4 ) s.insert(n4);
+      TIDSortedNodeSet::iterator n = s.begin();
+      first = (*n++)->GetID();
+      second.first = (*n++)->GetID();
+      second.second = (*n++)->GetID();
+    }
+  };
+
+  // maps used during creation of quadratic elements
+  TLinkNodeMap                              myTLinkNodeMap;       // medium nodes on links
+  std::map< TBiQuad, const SMDS_MeshNode* > myMapWithCentralNode; // central nodes of faces
 
   std::set< int > myDegenShapeIds;
   std::set< int > mySeamShapeIds;
@@ -562,14 +712,35 @@ protected:
   int             myShapeID;
 
   bool            myCreateQuadratic;
+  bool            myCreateBiQuadratic;
   bool            mySetElemOnShape;
   bool            myFixNodeParameters;
 
   std::map< int,bool > myNodePosShapesValidity;
   bool toCheckPosOnShape(int shapeID ) const;
   void setPosOnShapeValidity(int shapeID, bool ok ) const;
-
 };
 
+//=======================================================================
+inline gp_XY
+SMESH_MesherHelper::calcTFI(double x, double y,
+                            const gp_XY a0,const gp_XY a1,const gp_XY a2,const gp_XY a3,
+                            const gp_XY p0,const gp_XY p1,const gp_XY p2,const gp_XY p3)
+{
+  return
+    ((1 - y) * p0 + x * p1 + y * p2 + (1 - x) * p3 ) -
+    ((1 - x) * (1 - y) * a0 + x * (1 - y) * a1 + x * y * a2 + (1 - x) * y * a3);
+}
+//=======================================================================
+inline gp_XYZ
+SMESH_MesherHelper::calcTFI(double x, double y,
+                            const gp_XYZ a0,const gp_XYZ a1,const gp_XYZ a2,const gp_XYZ a3,
+                            const gp_XYZ p0,const gp_XYZ p1,const gp_XYZ p2,const gp_XYZ p3)
+{
+  return
+    ((1 - y) * p0 + x * p1 + y * p2 + (1 - x) * p3 ) -
+    ((1 - x) * (1 - y) * a0 + x * (1 - y) * a1 + x * y * a2 + (1 - x) * y * a3);
+}
+//=======================================================================
 
 #endif