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Netgen mesh library : nglib

Posted on 2014-01-02 20:25 eryar 阅读(5238) 评论(2)  编辑 收藏 引用 所属分类: 2.OpenCASCADE

Netgen mesh library : nglib

eryar@163.com

摘要Abstract:本文主是对Netgen的库nglib的用法进行介绍。主要参考资料是Netgen用户指南。最后给出一个具体程序实例。

关键字Key Words:Netgen, nglib, Mesh

一、引言 Introduction

Netgen网格生成库nglib是以C++源程序形式提供,可以编译为Unix/Linux或Windows上的库文件。程序开发使用的接口文件是nglib.h。

二、头文件 The Header File

接口文件中包含了一些类型定义和函数调用,所有的Netgen类型和函数都带有前缀Ng。类型和函数首字母大写,所有常量都是大写。

三、类型和常量 Types and Constants

 

// ** Constants used within Netgen *********************
/// Maximum allowed number of nodes per volume element
#define NG_VOLUME_ELEMENT_MAXPOINTS 10

/// Maximum allowed number of nodes per surface element
#define NG_SURFACE_ELEMENT_MAXPOINTS 8

// *** Data-types for accessing Netgen functionality ***
/// Data type for NETGEN mesh
typedef void * Ng_Mesh;

/// Data type for NETGEN CSG geometry
typedef void * Ng_CSG_Geometry;

/// Data type for NETGEN 2D geometry
typedef void * Ng_Geometry_2D;

/// Data type for NETGEN STL geometry
typedef void * Ng_STL_Geometry;

// *** Special Enum types used within Netgen ***********
/// Currently implemented surface element types
enum Ng_Surface_Element_Type 
   { NG_TRIG 
= 1, NG_QUAD = 2, NG_TRIG6 = 3, NG_QUAD6 = 4, NG_QUAD8 = 5 };

/// Currently implemented volume element types
enum Ng_Volume_Element_Type 
   { NG_TET 
= 1, NG_PYRAMID = 2, NG_PRISM = 3, NG_TET10 = 4 };

/// Values returned by Netgen functions
enum Ng_Result 
   { 
     NG_ERROR               
= -1,   
     NG_OK                  
= 0
     NG_SURFACE_INPUT_ERROR 
= 1,
     NG_VOLUME_FAILURE      
= 2
     NG_STL_INPUT_ERROR     
= 3,
     NG_SURFACE_FAILURE     
= 4,
     NG_FILE_NOT_FOUND      
= 5 
   };

// *** Classes required for use within Netgen **********
/// Netgen Meshing Parameters class
class Ng_Meshing_Parameters 
{
public:
   
int uselocalh;                      //!< Switch to enable / disable usage of local mesh size modifiers
   double maxh;                        //!< Maximum global mesh size allowed
   double minh;                        //!< Minimum global mesh size allowed

   
double fineness;                    //!< Mesh density: 01 (0 => coarse; 1 => fine)
   double grading;                     //!< Mesh grading: 01 (0 => uniform mesh; 1 => aggressive local grading)
   double elementsperedge;             //!< Number of elements to generate per edge of the geometry
   double elementspercurve;            //!< Elements to generate per curvature radius

Ng_Mesh表示Netgen网格的数据结构。Ng_STL_Geometry表示STL几何。可以通过Ng_Meshing_Parameters来指定生成网格时的参数。Netgen函数的返回值类型是Ng_Result。

四、初始化 Initialization

分别调用如下两个函数对netgen初始化和析构:

/*! \brief Initialise the Netgen library and prepare for use
*/
DLL_HEADER 
void Ng_Init ();
/*! \brief Exit the Netgen meshing kernel in a clean manner
*/
DLL_HEADER 
void Ng_Exit ();

 

五、网格的访问 Mesh access

Netgen网格可以通过如下函数来处理。一个网格包含nodes, surface elements和volume elements。都是从1开始计数的。

 

// Generates new mesh structure
Ng_Mesh * Ng_NewMesh ();
void Ng_DeleteMesh (Ng_Mesh * mesh);
// feeds points, surface elements and volume elements to the mesh
void Ng_AddPoint (Ng_Mesh * mesh, double * x);
void Ng_AddSurfaceElement (Ng_Mesh * mesh, Ng_Surface_Element_Type et, int * pi);
void Ng_AddVolumeElement (Ng_Mesh * mesh, Ng_Volume_Element_Type et, int * pi);
// ask for number of points, surface and volume elements
int Ng_GetNP (Ng_Mesh * mesh);
int Ng_GetNSE (Ng_Mesh * mesh);
int Ng_GetNE (Ng_Mesh * mesh);
// return point coordinates
void Ng_GetPoint (Ng_Mesh * mesh, int num, double * x);
// return surface and volume element in pi
Ng_Surface_Element_Type
Ng_GetSurfaceElement (Ng_Mesh 
* mesh, int num, int * pi);
Ng_Volume_Element_Type
Ng_GetVolumeElement (Ng_Mesh 
* mesh, int num, int * pi);

更多信息请参考其头文件nglib.h。

在生成网格时,用户可以指定网格大小及一些约束。函数Ng_GenerateVolumeMesh从曲面生成网格。

/*! \brief Apply a global restriction on mesh element size
*/
DLL_HEADER 
void Ng_RestrictMeshSizeGlobal (Ng_Mesh * mesh, double h);

/*! \brief Locally restrict the mesh element size at the given point
*/
DLL_HEADER 
void Ng_RestrictMeshSizePoint (Ng_Mesh * mesh, double * p, double h);

/*! \brief Locally restrict the mesh element size within a specified box
*/
DLL_HEADER 
void Ng_RestrictMeshSizeBox (Ng_Mesh * mesh, double * pmin, double * pmax, double h);
/*! \brief Create a 3D Volume Mesh given a Surface Mesh
*/
DLL_HEADER Ng_Result Ng_GenerateVolumeMesh (Ng_Mesh 
* mesh, Ng_Meshing_Parameters * mp);

六、STL几何 STL Geometry

STL几何数据可以从STL文件(ASCII或二进制)读取,也可以由一个个的三角形组装而成。

// loads geometry from STL file
DLL_HEADER Ng_STL_Geometry * Ng_STL_LoadGeometry (const char * filename, int binary = 0);


// generate new STL Geometry
DLL_HEADER Ng_STL_Geometry * Ng_STL_NewGeometry ();
  

// fills STL Geometry
// positive orientation
// normal vector may be null-pointer
DLL_HEADER void Ng_STL_AddTriangle (Ng_STL_Geometry * geom, 
                         
double * p1, double * p2, double * p3, 
                         
double * nv = NULL);

// add (optional) edges :
DLL_HEADER void Ng_STL_AddEdge (Ng_STL_Geometry * geom, 
                     
double * p1, double * p2);

// after adding triangles (and edges) initialize
DLL_HEADER Ng_Result Ng_STL_InitSTLGeometry (Ng_STL_Geometry * geom);

// automatically generates edges:
DLL_HEADER Ng_Result Ng_STL_MakeEdges (Ng_STL_Geometry * geom,
                            Ng_Mesh
* mesh,
                            Ng_Meshing_Parameters 
* mp);


// generates mesh, empty mesh must be already created.
DLL_HEADER Ng_Result Ng_STL_GenerateSurfaceMesh (Ng_STL_Geometry * geom,
                                                 Ng_Mesh 
* mesh,
                                                 Ng_Meshing_Parameters 
* mp);

 

七、示例程序 Example Code

在Netgen的安装目录下的nglib文件夹中有两个示例程序ng_vol.cpp和ng_stl.cpp。其中ng_vol.cpp程序开始时从cube.surf文件读入点坐标和曲面的三角形,生成的volumne mesh输出到文件:cuve.vol。经过测试,程序可以运行,修改过的代码如下所示:


#include 
<iostream>
#include 
<fstream>

namespace nglib {
#include 
<nglib.h>
}

#pragma comment(lib, 
"nglib.lib")

int main(int argc, char* argv[])
{
    std::cout 
<< "Netgen Testing" << std::endl;

    
int i = 0;
    
int np = 0;
    
int nse = 0;
    
int ne = 0;
    
int trig[3= {0};
    
int tet[4= {0};

    
double point[3= {0.0};

    std::
string strMeshFile = (argc > 1)? argv[1]: "cube.surf";
    std::ifstream meshFile(strMeshFile.c_str());

    
// initialize the Netgen library.
    nglib::Ng_Init();

    
// Generate new mesh structure.
    nglib::Ng_Mesh* mesh = nglib::Ng_NewMesh();

    
// Read surface mesh from file.
    
// feed points to the mesh.
    meshFile >> np;
    std::cout 
<< "Reading " << np << " points" << std::endl;
    
for (int i = 0; i < np; ++i)
    {
        meshFile 
>> point[0>> point[1>> point[2];
        nglib::Ng_AddPoint(mesh, point);
    }
    std::cout 
<< "done." << std::endl;

    
// feed surface elements to the mesh.
    meshFile >> nse;
    std::cout 
<< "Reading " << nse << " faces" << std::endl;
    
for (int i = 0; i < nse; ++i)
    {
        meshFile 
>> trig[0>> trig[1>> trig[2];
        nglib::Ng_AddSurfaceElement(mesh, nglib::NG_TRIG, trig);
    }
    std::cout 
<< "done." << std::endl;

    
// generate volume mesh.
    nglib::Ng_Meshing_Parameters mp;
    mp.maxh 
= 1e6;
    mp.fineness 
= 1;
    mp.second_order 
= 0;

    std::cout 
<< "start meshing" << std::endl;
    nglib::Ng_GenerateVolumeMesh(mesh, 
&mp);
    std::cout 
<< "meshing done." << std::endl;

    
// volume mesh output.
    np = nglib::Ng_GetNP(mesh);
    std::cout 
<< "Points: " << np << std::endl;
    
for (int i = 1; i <= np; ++i)
    {
        nglib::Ng_GetPoint(mesh, i, point);
        std::cout 
<< i << "" << point[0<< "" << point[1<< "" << point[2<< std::endl;
    }

    ne 
= nglib::Ng_GetNE(mesh);
    std::cout 
<< "Elements: " << ne << std::endl;
    
for (int i = 1; i <= ne; ++i)
    {
        nglib::Ng_GetVolumeElement(mesh, i, tet);
        std::cout 
<< i << "" << tet[0<< "" << tet[1<< "" << tet[2<< "" << tet[3<< std::endl;
    }

    
// Save mesh.
    nglib::Ng_SaveMesh(mesh, "test.vol");

    
// deconstruct Netgen library.
    nglib::Ng_Exit();

    
return 0;
}

wps_clip_image-622

 

Feedback

# re: Netgen mesh library : nglib  回复  更多评论   

2014-09-26 17:12 by 爱学习爱C++
你好,我也在netgen的基础上做二次开发,想用nglib动态库得到四面体剖分结果。
你给的示例程序可以很好的运行,输入cube.surf得到四面体的四个顶点。

我现在想用nglib库输入STL格式的文件,得到四面体的剖分结果。因为3DS格式是标准的三维图形格式,可以用3ds Max导出为STL格式。
有Ng_STL_LoadGeometry (const char * filename, int binary = 0)这样的接口函数,但具体使用的时候显示Points:0 SurfElements:0 Elements:0,没有读到点的坐标。
希望有相关的参考资料或程序,源代码中有处理STL的几个接口函数,知道是用来做什么的,但是在自己的工程中不知道该怎么用,希望有代码能让我参考下,谢谢!
如果你有时间加我qq:603833711 可以给我指导一下,谢谢!

# re: Netgen mesh library : nglib  回复  更多评论   

2014-09-27 12:53 by eryar
@爱学习爱C++
你好!

导入STL格式的文件还没试过,不过用netgen的GUI是可以导入的。
我也好长时间没有看这个了,要再看看。。。

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