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解析OpenFOAM polymesh网格文件的C/C++程序实现

OpenFOAM的polymesh网格文件采用特定的文本格式，下面我将介绍如何用C/C++解析这些文件，特别是cellZones文件。

OpenFOAM polymesh文件结构

典型的polymesh目录包含以下文件：

• points (顶点坐标)
• faces (面定义)
• owner/neighbour (面与单元的邻接关系)
• boundary (边界条件)
• cellZones (单元区域定义)

基本解析方法

1. 解析points文件

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>
#include <sstream>struct Point {double x, y, z;
};std::vector<Point> readPoints(const std::string& filename) {std::vector<Point> points;std::ifstream file(filename);std::string line;// 跳过文件头while (std::getline(file, line) && line.find("FoamFile") != std::string::npos) {while (std::getline(file, line) && line != "}") {}}// 读取点数size_t numPoints;std::getline(file, line); // 读取点数行std::istringstream iss(line);iss >> numPoints;std::getline(file, line); // 跳过括号// 读取点数据points.reserve(numPoints);for (size_t i = 0; i < numPoints; ++i) {std::getline(file, line);Point p;std::istringstream iss(line);iss >> p.x >> p.y >> p.z;points.push_back(p);}return points;
}

2. 解析faces文件

struct Face {std::vector<size_t> vertices;
};std::vector<Face> readFaces(const std::string& filename) {std::vector<Face> faces;std::ifstream file(filename);std::string line;// 跳过文件头while (std::getline(file, line) && line.find("FoamFile") != std::string::npos) {while (std::getline(file, line) && line != "}") {}}// 读取面数size_t numFaces;std::getline(file, line);std::istringstream iss(line);iss >> numFaces;std::getline(file, line); // 跳过括号// 读取面数据faces.reserve(numFaces);for (size_t i = 0; i < numFaces; ++i) {std::getline(file, line);std::istringstream iss(line);size_t nVertices;iss >> nVertices;Face face;face.vertices.resize(nVertices);for (size_t j = 0; j < nVertices; ++j) {iss >> face.vertices[j];}faces.push_back(face);}return faces;
}

解析cellZones文件

cellZones文件定义了网格中的区域分组，格式如下：

FoamFile
{version     2.0;format      ascii;class       regIOobject;location    "constant/polyMesh";object      cellZones;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //1
(
heater
{type            cellZone;cellLabels      List<label> 400(0 1 2 3 ... 399);
}
)

C++解析实现

#include <map>
#include <vector>struct CellZone {std::string name;std::string type;std::vector<size_t> cellLabels;
};std::map<std::string, CellZone> readCellZones(const std::string& filename) {std::map<std::string, CellZone> zones;std::ifstream file(filename);std::string line;// 跳过文件头while (std::getline(file, line) && line.find("FoamFile") != std::string::npos) {while (std::getline(file, line) && line != "}") {}}// 跳过注释行while (std::getline(file, line) && line.find("//") != std::string::npos) {}// 读取区域数量size_t numZones;std::istringstream iss(line);iss >> numZones;// 跳过括号std::getline(file, line);for (size_t i = 0; i < numZones; ++i) {CellZone zone;// 读取区域名称std::getline(file, line);zone.name = line.substr(1, line.length() - 2); // 去掉引号// 跳过开始括号std::getline(file, line);// 读取typestd::getline(file, line);size_t pos = line.find("type");zone.type = line.substr(pos + 6); // "type" + 2个空格zone.type = zone.type.substr(0, zone.type.find(';'));// 读取cellLabelsstd::getline(file, line);while (line.find("cellLabels") == std::string::npos) {std::getline(file, line);}// 读取列表大小size_t numCells;std::getline(file, line);std::istringstream iss(line);iss >> numCells;// 跳过括号std::getline(file, line);// 读取单元索引zone.cellLabels.reserve(numCells);for (size_t j = 0; j < numCells; ++j) {size_t cell;file >> cell;zone.cellLabels.push_back(cell);}// 添加到mapzones[zone.name] = zone;// 跳过区域结束括号while (std::getline(file, line) && line != "}") {}}return zones;
}

完整示例程序

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>
#include <sstream>
#include <map>// 前面定义的结构体和函数...int main() {// 读取points文件auto points = readPoints("constant/polyMesh/points");std::cout << "Read " << points.size() << " points." << std::endl;// 读取faces文件auto faces = readFaces("constant/polyMesh/faces");std::cout << "Read " << faces.size() << " faces." << std::endl;// 读取cellZones文件auto cellZones = readCellZones("constant/polyMesh/cellZones");std::cout << "Read " << cellZones.size() << " cell zones." << std::endl;// 输出第一个区域的信息if (!cellZones.empty()) {auto& firstZone = cellZones.begin()->second;std::cout << "First zone: " << firstZone.name << ", type: " << firstZone.type<< ", cells: " << firstZone.cellLabels.size() << std::endl;}return 0;
}

注意事项

1. 文件路径：OpenFOAM的网格文件通常位于constant/polyMesh目录下。

2. 错误处理：实际应用中应添加更完善的错误处理，检查文件是否存在、格式是否正确。

3. 性能优化：对于大型网格，可以考虑内存映射文件或并行读取。

4. OpenFOAM版本：不同版本的OpenFOAM可能有细微的文件格式差异，需要适当调整解析逻辑。

5. 边界处理：完整解析还需要处理boundary文件，方法与cellZones类似。

6. 内存管理：对于特别大的网格，可能需要分块读取或使用更高效的数据结构。

这个实现提供了基本的解析框架，您可以根据具体需求进行扩展和优化。