From: Guido Kanschat Date: Sun, 28 Jun 2015 19:15:46 +0000 (+0200) Subject: Add three new meshes to GridGenerator: simplex, cheese and hyper_cross X-Git-Tag: v8.3.0-rc1~67^2 X-Git-Url: https://gitweb.dealii.org/cgi-bin/gitweb.cgi?a=commitdiff_plain;h=9d076c3074015a49dc63a3cb25316d8969d7ab36;p=dealii.git Add three new meshes to GridGenerator: simplex, cheese and hyper_cross --- diff --git a/doc/doxygen/images/cheese_2d.png b/doc/doxygen/images/cheese_2d.png new file mode 100644 index 0000000000..927624e32d Binary files /dev/null and b/doc/doxygen/images/cheese_2d.png differ diff --git a/doc/doxygen/images/hyper_cross_2d.png b/doc/doxygen/images/hyper_cross_2d.png new file mode 100644 index 0000000000..23d902c576 Binary files /dev/null and b/doc/doxygen/images/hyper_cross_2d.png differ diff --git a/doc/doxygen/images/hyper_cross_3d.png b/doc/doxygen/images/hyper_cross_3d.png new file mode 100644 index 0000000000..4fba21fd9e Binary files /dev/null and b/doc/doxygen/images/hyper_cross_3d.png differ diff --git a/doc/doxygen/images/simplex_2d.png b/doc/doxygen/images/simplex_2d.png new file mode 100644 index 0000000000..f9403ac49c Binary files /dev/null and b/doc/doxygen/images/simplex_2d.png differ diff --git a/doc/doxygen/images/simplex_3d.png b/doc/doxygen/images/simplex_3d.png new file mode 100644 index 0000000000..5ab117b9ec Binary files /dev/null and b/doc/doxygen/images/simplex_3d.png differ diff --git a/doc/news/changes.h b/doc/news/changes.h index b1dc8ddad2..cd9363a578 100644 --- a/doc/news/changes.h +++ b/doc/news/changes.h @@ -80,7 +80,7 @@ inconvenience this causes.
  • Removed: The class NamedData has been removed after it had been - superceded by AnyData a while ago. This affects the use of classes + superseded by AnyData a while ago. This affects the use of classes in Algorithms and MeshWorker
    (Guido Kanschat, 2015/04/02) @@ -143,7 +143,7 @@ inconvenience this causes. (Matthias Maier, 2015/01/13)
  • -
  • Removed: The Component compat_files was removed entirely. deal.II +
  • Removed: The Component compat_files was removed entirely. deal.II now always configures and installs with a somewhat FSHS compliant directory structure. Further, the ancient make_dependencies binary was removed. Either migrate your project to CMake, or port your build system @@ -531,7 +531,17 @@ inconvenience this causes.

    Specific improvements

    + +
      + +
    1. New: GridGenerator::cheese() for a mesh with many holes; + GridGenerator::simplex() for simplices in 2 and 3 dimensions; + GridGenerator::hyper_cross() for crosses in 2 and 3 dimensions. +
      + (Guido Kanschat, 2015/07/02) +
    2. +
    3. Fixed: The specialization of DoFAccessor for zero-dimensional objects, i.e., for vertices as created by accessing the faces of one-dimensional cells, had a member function DoFAccessor::child() that was declared but not @@ -549,7 +559,7 @@ inconvenience this causes.
    4. Fixed: The function numbers::is_finite() produced incorrect results when called with a NaN number (specifically, it produces an uncatchable floating - point exception when called with a signalling NaN). This was clearly not + point exception when called with a signaling NaN). This was clearly not intended since such values are definitely not finite.
      (Wolfgang Bangerth, 2015/06/29) diff --git a/include/deal.II/grid/grid_generator.h b/include/deal.II/grid/grid_generator.h index e5e877e968..33e263efaa 100644 --- a/include/deal.II/grid/grid_generator.h +++ b/include/deal.II/grid/grid_generator.h @@ -76,6 +76,27 @@ namespace GridGenerator const double right= 1., const bool colorize= false); + /** + * \brief Mesh of a d-simplex with (d+1) vertices and mesh cells, resp. + * + * The vertices argument contains a vector with all d+1 + * vertices of the simplex. They must be given in an order such that + * the vectors from the first vertex to each of the others form a + * right-handed system. And I am not happy about the discrimination + * involved here. + * + * The meshes generated in two and three dimensions are + * + * @image simplex_2d.png + * @image simplex_3d.png + * + * @author Guido Kanschat + * @date 2015 + */ + template + void simplex(Triangulation &tria, + const std::vector > &vertices); + /** * Same as hyper_cube(), but with the difference that not only one cell is * created but each coordinate direction is subdivided into @p repetitions @@ -192,6 +213,8 @@ namespace GridGenerator * major new functionality, if the material_id of a cell is (unsigned * char)(-1), then that cell is deleted from the triangulation, i.e. * the domain will have a void there. + * + * @note If you need a lot of holes, you may consider cheese(). */ template void @@ -201,6 +224,29 @@ namespace GridGenerator const Table &material_id, const bool colorize=false); + /** + * \brief Rectangular domain with rectangular pattern of holes + * + * The domain itself is rectangular, very much as if it had been + * generated by subdivided_hyper_rectangle(). The argument holes + * specifies how many square holes the domain should have in each + * coordinate direction. The total number of mesh cells in that + * direction is then twice this number plus one. + * + * The number of holes in one direction must be at least one. + * + * An example with two by three holes is + * + * @image cheese_2d.png + * + * @author Guido Kanschat + * @date 2015 + */ + template + void + cheese (Triangulation &tria, + const std::vector &holes); + /** * A parallelogram. The first corner point is the origin. The @p dim * adjacent points are the ones given in the second argument and the fourth @@ -387,6 +433,42 @@ namespace GridGenerator const double radius_1 = 0.5, const double half_length = 1.0); + /** + * \brief A center cell with stacks of cell protruding from each surface. + * + * Each of the square mesh cells is Cartesian and has size one in each + * coordinate direction. The center of cell number zero is the + * origin. + * + * @param tria A Triangulation object which has to be empty. + * + * @param sizes A vector of integers of dimension + * GeometryInfo::faces_per_cell with the following meaning: the + * legs of the cross are stacked on the faces of the center cell, + * in the usual order of deal.II cells, namely first $-x$, then $x$, + * then $-y$ and so on. The corresponding entries in + * sizes name the number of cells stacked on this + * face. All numbers may be zero, thus L- and T-shaped domains are + * specializations of this domain. + * + * @param colorize_cells If colorization is chosen, then the material + * id of a cells corresponds to the leg it is in. The id of the + * center cell is zero, and then the legs are numbered starting at + * one. + * + * Examples in two and three dimensions are + * + * @image hyper_cross_2d.png + * @image hyper_cross_3d.png + * + * @author Guido Kanschat + * @date 2015 + */ + template + void hyper_cross(Triangulation &tria, + const std::vector &sizes, + const bool colorize_cells = false); + /** * Initialize the given triangulation with a hyper-L (in 2d or 3d) * consisting of exactly 2^dim-1 cells. It produces the hypercube diff --git a/source/grid/grid_generator.cc b/source/grid/grid_generator.cc index dbf7250413..65ee3b54be 100644 --- a/source/grid/grid_generator.cc +++ b/source/grid/grid_generator.cc @@ -419,6 +419,117 @@ namespace GridGenerator hyper_rectangle (tria, p1, p2, colorize); } + template + void + simplex(Triangulation &tria, + const std::vector > &vertices) + { + AssertDimension(vertices.size(), dim+1); + Assert(dim>1, ExcNotImplemented()); + Assert(dim<4, ExcNotImplemented()); + +#ifdef DEBUG + Tensor<2,dim> vector_matrix; + for (unsigned int d=0; d 0., ExcMessage("Vertices of simplex must form a right handed system")); +#endif + + // Set up the vertices by first copying into points. + std::vector > points = vertices; + Point center; + // Compute the edge midpoints and add up everything to compute the + // center point. + for (unsigned int i=0; i<=dim; ++i) + { + points.push_back(0.5*(points[i]+points[(i+1)%(dim+1)])); + center += points[i]; + } + if (dim>2) + { + // In 3D, we have some more edges to deal with + for (unsigned int i=0; i > cells(dim+1); + switch (dim) + { + case 2: + AssertDimension(points.size(), 7); + cells[0].vertices[0] = 0; + cells[0].vertices[1] = 3; + cells[0].vertices[2] = 5; + cells[0].vertices[3] = 6; + cells[0].material_id = 0; + + cells[1].vertices[0] = 3; + cells[1].vertices[1] = 1; + cells[1].vertices[2] = 6; + cells[1].vertices[3] = 4; + cells[1].material_id = 0; + + cells[2].vertices[0] = 5; + cells[2].vertices[1] = 6; + cells[2].vertices[2] = 2; + cells[2].vertices[3] = 4; + cells[2].material_id = 0; + break; + case 3: + AssertDimension(points.size(), 15); + cells[0].vertices[0] = 0; + cells[0].vertices[1] = 4; + cells[0].vertices[2] = 8; + cells[0].vertices[3] = 10; + cells[0].vertices[4] = 7; + cells[0].vertices[5] = 13; + cells[0].vertices[6] = 12; + cells[0].vertices[7] = 14; + cells[0].material_id = 0; + + cells[1].vertices[0] = 4; + cells[1].vertices[1] = 1; + cells[1].vertices[2] = 10; + cells[1].vertices[3] = 5; + cells[1].vertices[4] = 13; + cells[1].vertices[5] = 9; + cells[1].vertices[6] = 14; + cells[1].vertices[7] = 11; + cells[1].material_id = 0; + + cells[2].vertices[0] = 8; + cells[2].vertices[1] = 10; + cells[2].vertices[2] = 2; + cells[2].vertices[3] = 5; + cells[2].vertices[4] = 12; + cells[2].vertices[5] = 14; + cells[2].vertices[6] = 6; + cells[2].vertices[7] = 11; + cells[2].material_id = 0; + + cells[3].vertices[0] = 7; + cells[3].vertices[1] = 13; + cells[3].vertices[2] = 12; + cells[3].vertices[3] = 14; + cells[3].vertices[4] = 3; + cells[3].vertices[5] = 9; + cells[3].vertices[6] = 6; + cells[3].vertices[7] = 11; + cells[3].material_id = 0; + break; + default: + Assert(false, ExcNotImplemented()); + } + tria.create_triangulation (points, cells, SubCellData()); + } void @@ -1552,6 +1663,188 @@ namespace GridGenerator } } + template + void + cheese ( + Triangulation &tria, + const std::vector &holes) + { + AssertDimension(holes.size(), dim); + // The corner points of the first cell. If there is a desire at + // some point to change the geometry of the cells, they can be + // made an argument to the function. + + Point p1; + Point p2; + for (unsigned int d=0; d= 1, and calculate deltas + // convert repetitions from double + // to int by taking the ceiling. + std::vector > delta(dim); + unsigned int repetitions[dim]; + for (unsigned int i=0; i= 1, ExcMessage("At least one hole needed in each direction")); + repetitions[i] = 2*holes[i]+1; + delta[i][i] = (p2[i]-p1[i]); + } + + // then generate the necessary + // points + std::vector > points; + switch (dim) + { + case 1: + for (unsigned int x=0; x<=repetitions[0]; ++x) + points.push_back (p1+(double)x*delta[0]); + break; + + case 2: + for (unsigned int y=0; y<=repetitions[1]; ++y) + for (unsigned int x=0; x<=repetitions[0]; ++x) + points.push_back (p1+(double)x*delta[0] + +(double)y*delta[1]); + break; + + case 3: + for (unsigned int z=0; z<=repetitions[2]; ++z) + for (unsigned int y=0; y<=repetitions[1]; ++y) + for (unsigned int x=0; x<=repetitions[0]; ++x) + points.push_back (p1+(double)x*delta[0] + + (double)y*delta[1] + (double)z*delta[2]); + break; + + default: + Assert (false, ExcNotImplemented()); + } + + // next create the cells + // Prepare cell data + std::vector > cells; + switch (dim) + { + case 2: + { + cells.resize (repetitions[1]*repetitions[0]-holes[1]*holes[0]); + unsigned int c=0; + for (unsigned int y=0; y + void hyper_cross(Triangulation &tria, + const std::vector &sizes, + const bool colorize) + { + AssertDimension(sizes.size(), GeometryInfo::faces_per_cell); + Assert(dim>1, ExcNotImplemented()); + Assert(dim<4, ExcNotImplemented()); + + // If there is a desire at some point to change the geometry of + // the cells, this tensor can be made an argument to the function. + Tensor<1,dim> dimensions; + for (unsigned int d=0; d > points; + unsigned int n_cells = 1; + for (unsigned int i=0; i::faces_per_cell; ++i) + n_cells += sizes[i]; + + std::vector > cells(n_cells); + // Vertices of the center cell + for (unsigned int i=0; i::vertices_per_cell; ++i) + { + Point p; + for (unsigned int d=0; d::unit_normal_orientation[GeometryInfo::vertex_to_face[i][d]]; + points.push_back(p); + cells[0].vertices[i] = i; + } + cells[0].material_id = 0; + + // The index of the first cell of the leg. + unsigned int cell_index = 1; + // The legs of the cross + for (unsigned int face=0; face::faces_per_cell; ++face) + { + const unsigned int oface = GeometryInfo::opposite_face[face]; + const unsigned int dir = GeometryInfo::unit_normal_direction[face]; + + // We are moving in the direction of face + for (unsigned int j=0; j::vertices_per_face; ++v) + { + const unsigned int cellv = GeometryInfo::face_to_cell_vertices(face, v); + const unsigned int ocellv = GeometryInfo::face_to_cell_vertices(oface, v); + // First the vertices which already exist + cells[cell_index].vertices[ocellv] = cells[last_cell].vertices[cellv]; + + // Now the new vertices + cells[cell_index].vertices[cellv] = points.size(); + + Point p = points[cells[cell_index].vertices[ocellv]]; + p(dir) += GeometryInfo::unit_normal_orientation[face] * dimensions[dir]; + points.push_back(p); + } + cells[cell_index].material_id = (colorize) ? (face+1U) : 0U; + } + } + tria.create_triangulation (points, cells, SubCellData()); + } template <> diff --git a/source/grid/grid_generator.inst.in b/source/grid/grid_generator.inst.in index d530368880..c82e5a5f12 100644 --- a/source/grid/grid_generator.inst.in +++ b/source/grid/grid_generator.inst.in @@ -29,8 +29,8 @@ namespace GridGenerator hyper_cube ( Triangulation &, const double, const double, const bool); - template void - subdivided_hyper_cube ( + template void + subdivided_hyper_cube ( Triangulation &, const unsigned int, const double, const double); @@ -43,6 +43,16 @@ namespace GridGenerator const Point&, const bool); + template void + hyper_cross + (Triangulation &, + const std::vector &, const bool); + + template void + cheese + (Triangulation &, + const std::vector &); + template void merge_triangulations @@ -104,6 +114,11 @@ namespace GridGenerator \{ const Point &, const bool ); + template void + simplex ( + Triangulation &, + const std::vector >&); + template void parallelepiped ( Triangulation&, diff --git a/tests/grid/grid_generator_cheese.cc b/tests/grid/grid_generator_cheese.cc new file mode 100644 index 0000000000..3e50b30388 --- /dev/null +++ b/tests/grid/grid_generator_cheese.cc @@ -0,0 +1,65 @@ +// --------------------------------------------------------------------- +// +// Copyright (C) 2005 - 2015 by the deal.II authors +// +// This file is part of the deal.II library. +// +// The deal.II library is free software; you can use it, redistribute +// it, and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General +// Public License as published by the Free Software Foundation; either +// version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. +// The full text of the license can be found in the file LICENSE at +// the top level of the deal.II distribution. +// +// --------------------------------------------------------------------- + +// Test output for GridGenerator::cheese() + +#include "../tests.h" +#include +#include +#include +#include +#include + +#include +#include + + +void dim2(std::ostream& os) +{ + const unsigned int d=2; + Triangulation tr; + + std::vector holes(d); + holes[0] = 3; + holes[1] = 2; + GridGenerator::cheese(tr, holes); + + GridOut gout; + gout.write_vtk(tr, os); +} + +void dim3(std::ostream& os) +{ + const unsigned int d=3; + Triangulation tr; + + std::vector holes(d); + holes[0] = 3; + holes[1] = 2; + holes[2] = 4; + GridGenerator::cheese(tr, holes); + + GridOut gout; + gout.write_vtk(tr, os); +} + + +int main() +{ + initlog(true); + std::ostream& logfile = deallog.get_file_stream(); + dim2(logfile); + dim3(logfile); +} diff --git a/tests/grid/grid_generator_cheese.output b/tests/grid/grid_generator_cheese.output new file mode 100644 index 0000000000..1600bedbb7 --- /dev/null +++ b/tests/grid/grid_generator_cheese.output @@ -0,0 +1,3005 @@ + +# vtk DataFile Version 3.0 +#This file was generated +ASCII +DATASET UNSTRUCTURED_GRID + +POINTS 116 double +0.00000 0.00000 0 +1.00000 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text of the license can be found in the file LICENSE at +// the top level of the deal.II distribution. +// +// --------------------------------------------------------------------- + +// Test output for GridGenerator::hyper_cross() + +#include "../tests.h" +#include +#include +#include +#include +#include + +#include +#include + + +void dim2(std::ostream& os) +{ + const unsigned int d=2; + Triangulation tr; + + std::vector sizes(2*d); + sizes[0] = 3; + sizes[1] = 0; + sizes[2] = 2; + sizes[3] = 1; + GridGenerator::hyper_cross(tr, sizes, true); + + GridOut gout; + gout.write_vtk(tr, os); +} + +void dim3(std::ostream& os) +{ + const unsigned int d=3; + Triangulation tr; + + std::vector sizes(2*d); + sizes[0] = 5; + sizes[1] = 1; + sizes[2] = 4; + sizes[3] = 2; + sizes[4] = 3; + sizes[5] = 0; + GridGenerator::hyper_cross(tr, sizes, true); + + GridOut gout; + gout.write_vtk(tr, os); +} + + +int main() +{ + initlog(true); + std::ostream& logfile = deallog.get_file_stream(); + dim2(logfile); + dim3(logfile); +} diff --git a/tests/grid/grid_generator_hyper_cross.output b/tests/grid/grid_generator_hyper_cross.output new file mode 100644 index 0000000000..cccedd7e08 --- /dev/null +++ b/tests/grid/grid_generator_hyper_cross.output @@ -0,0 +1,204 @@ + +# vtk DataFile Version 3.0 +#This file was generated +ASCII +DATASET UNSTRUCTURED_GRID + +POINTS 28 double +-0.500000 -0.500000 0 +0.500000 -0.500000 0 +-0.500000 0.500000 0 +0.500000 0.500000 0 +-1.50000 -0.500000 0 +-0.500000 -0.500000 0 +-1.50000 0.500000 0 +-0.500000 0.500000 0 +-2.50000 -0.500000 0 +-1.50000 -0.500000 0 +-2.50000 0.500000 0 +-1.50000 0.500000 0 +-3.50000 -0.500000 0 +-2.50000 -0.500000 0 +-3.50000 0.500000 0 +-2.50000 0.500000 0 +-0.500000 -1.50000 0 +0.500000 -1.50000 0 +-0.500000 -0.500000 0 +0.500000 -0.500000 0 +-0.500000 -2.50000 0 +0.500000 -2.50000 0 +-0.500000 -1.50000 0 +0.500000 -1.50000 0 +-0.500000 0.500000 0 +0.500000 0.500000 0 +-0.500000 1.50000 0 +0.500000 1.50000 0 + +CELLS 7 35 +4 0 1 3 2 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modify it under the terms of the GNU Lesser General +// Public License as published by the Free Software Foundation; either +// version 2.1 of the License, or (at your option) any later version. +// The full text of the license can be found in the file LICENSE at +// the top level of the deal.II distribution. +// +// --------------------------------------------------------------------- + +// Test output for GridGenerator::simplex() + +#include "../tests.h" +#include +#include +#include +#include +#include + +#include +#include + + +void dim2(std::ostream& os) +{ + const unsigned int d=2; + Triangulation tr; + + std::vector > vertices(d+1); + vertices[1](0) = 0.5; + vertices[1](1) = .85; + vertices[2](0) = -0.5; + vertices[2](1) = .85; + GridGenerator::simplex(tr, vertices); + + GridOut gout; + gout.write_vtk(tr, os); +} + +void dim3(std::ostream& os) +{ + const unsigned int d=3; + Triangulation tr; + + std::vector > vertices(d+1); + vertices[0](0) = 1.; + vertices[0](1) = 0.; + 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