gctl_mesh/doc/regular_grid.md

GCTL Regular Grid 文档

简介

regular_grid.h 定义了GCTL网格库中的规则网格类 regular_grid，用于创建和管理规则网格。规则网格是最基本的网格类型，具有规则的网格点分布和单元结构。

类继承

regular_grid 继承自 base_mesh 基类，实现了所有虚函数，并添加了规则网格特有的功能。

主要API

初始化

// 初始化二维规则网格
void init(std::string name,          // 网格名称
          std::string info,          // 网格信息
          int nx, int ny,            // x和y方向的网格数
          double x0, double y0,      // 起始点坐标
          double x1, double y1);     // 终止点坐标

// 初始化三维规则网格
void init(std::string name,          // 网格名称
          std::string info,          // 网格信息
          int nx, int ny, int nz,    // x、y和z方向的网格数
          double x0, double y0, double z0,  // 起始点坐标
          double x1, double y1, double z1); // 终止点坐标

网格信息

// 获取网格维度
int get_dimension() const;

// 获取网格点数
void get_grid_num(int &nx, int &ny) const;          // 2D
void get_grid_num(int &nx, int &ny, int &nz) const; // 3D

// 获取网格范围
void get_grid_range(double &x0, double &y0,         // 2D起点
                   double &x1, double &y1) const;    // 2D终点
void get_grid_range(double &x0, double &y0, double &z0,  // 3D起点
                   double &x1, double &y1, double &z1) const; // 3D终点

网格操作

// 获取指定位置的网格点坐标
void get_node_coord(int i, int j,             // 2D索引
                   double &x, double &y) const;
void get_node_coord(int i, int j, int k,      // 3D索引
                   double &x, double &y, double &z) const;

// 获取指定位置的单元中心坐标
void get_elem_center(int i, int j,            // 2D索引
                    double &x, double &y) const;
void get_elem_center(int i, int j, int k,     // 3D索引
                    double &x, double &y, double &z) const;

文件操作

// 保存为Gmsh格式
virtual void save_gmsh(std::string filename,
                      index_packed_e packed = Packed) override;

// 保存为二进制格式
virtual void save_binary(std::string filename) override;

// 读取二进制格式
virtual void load_binary(std::string filename) override;

// NetCDF格式操作
void load_netcdf_grid(std::string filename,
                     mesh_data_type_e loctype,
                     std::string xname,
                     std::string yname);

void save_netcdf_grid(std::string filename,
                     std::string title = "untitled");

使用示例

// 创建2D规则网格
gctl::regular_grid grid2d;
grid2d.init("grid2d", "2D regular grid",
            100, 100,           // 100x100网格
            0.0, 0.0,          // 起点(0,0)
            1.0, 1.0);         // 终点(1,1)

// 创建3D规则网格
gctl::regular_grid grid3d;
grid3d.init("grid3d", "3D regular grid",
            50, 50, 50,        // 50x50x50网格
            0.0, 0.0, 0.0,     // 起点(0,0,0)
            1.0, 1.0, 1.0);    // 终点(1,1,1)

// 获取网格信息
int nx, ny, nz;
grid3d.get_grid_num(nx, ny, nz);

// 添加数据并保存
grid3d.add_data(gctl::NodeData, gctl::Scalar, "temperature", 25.0);
grid3d.save_gmsh("output.msh", gctl::Packed);

注意事项

1. 规则网格支持2D和3D两种维度
2. 网格点和单元的编号是规则的，可以通过索引直接访问
3. 支持多种文件格式的导入导出（Gmsh、二进制、NetCDF）
4. 网格范围由起点和终点坐标定义，网格间距自动计算