Aggiunge la mesh a elementi shell della fascetta e il main.py

Introduce mesh.py, che costruisce una griglia strutturata di quadrilateri a 4 nodi sulla superficie media del cilindro, chiusa lungo la circonferenza, come base per la futura analisi FEM. plot_mesh.py la visualizza in vista isometrica e main.py raccoglie tutte le azioni del progetto dietro un unico punto di ingresso. Co-Authored-By: Claude Opus 5 (1M context) <noreply@anthropic.com>
2026-08-03 09:10:11 +02:00
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@@ -18,13 +18,16 @@ source .venv/bin/activate
 # Installare le dipendenze
 pip install -r requirements.txt

-# Generare il dataset (scrive dataset/run_XXXX.csv + dataset/metadata.csv)
-python simulate.py
-
-# Visualizzare il primo run
-python plot_csv.py
+# Punto di ingresso unico: `python main.py` elenca le azioni disponibili
+python main.py mesh      # disegna la sola mesh a elementi shell
+python main.py simula    # genera dataset/run_XXXX.csv + dataset/metadata.csv
+python main.py grafico   # grafici del primo run
+python main.py anima     # animazione 2D della sezione
+python main.py anima3d   # animazione 3D isometrica del barattolo
 ```

+Ogni modulo resta eseguibile anche direttamente (`python simulate.py`, `python plot_csv.py`, ...).
+
 Attivare sempre il venv (`source .venv/bin/activate`) prima di eseguire qualsiasi comando Python.

 Non sono configurati test o linter.
@@ -37,10 +40,14 @@ Generatore di dataset per misurazioni termiche pseudo-realistiche di una fascett

 **Flusso dei dati:**

-1. `config.py` — tutti i parametri configurabili (dizionari SIMULAZIONE, FASCETTA, ARIA, SORGENTE, SENSORE, RANDOMIZZAZIONE)
+0. `main.py` — dispatcher da riga di comando che seleziona l'azione (mesh, simula, grafico, anima, anima3d)
+1. `config.py` — tutti i parametri configurabili (dizionari SIMULAZIONE, FASCETTA, MESH, ARIA, SORGENTE, SENSORE, RANDOMIZZAZIONE)
 2. `materials.py` — dizionario MATERIALI con proprietà termofisiche ed elettriche per materiale
 3. `simulate.py` — motore principale: genera N run randomizzati, scrive i CSV, scrive `metadata.csv`
 4. `plot_csv.py` — visualizzazione autonoma per un singolo run
+5. `mesh.py` — mesh a elementi shell quadrangolari della superficie media del cilindro (base per la futura analisi FEM), visualizzata da `plot_mesh.py`
+
+**Mesh shell (`mesh.py`):** griglia strutturata `n_elementi_x × n_elementi_circonferenza` di quadrilateri a 4 nodi sulla superficie media (raggio = (diametro − spessore)/2); lo spessore non è discretizzato, è un attributo della shell. La mesh è chiusa lungo la circonferenza (nessun nodo duplicato sulla cucitura) e usa lo stesso sistema di coordinate globale di `plot_animazione_3d.py`: x = asse, y = R·sin(theta), z = R·cos(theta), con theta = 0 sul piano del sensore.

 **Pipeline fisica dentro `simula_singolo()` in [simulate.py](simulate.py):**

@@ -80,6 +80,15 @@ FASCETTA = {
    "materiale": "banda_stagnata",
 }

+MESH = {
+    # Numero di elementi shell lungo l'asse x (lunghezza della fascetta).
+    "n_elementi_x": 40,
+
+    # Numero di elementi shell lungo la circonferenza.
+    # La mesh è chiusa su se stessa: non c'è una riga di nodi duplicata.
+    "n_elementi_circonferenza": 48,
+}
+
 ARIA = {
    # Temperatura dell'aria ambiente.
    "temperatura_ambiente_C": 25.0,
@@ -0,0 +1,77 @@
+# Punto di ingresso unico del progetto: seleziona da riga di comando quale
+# azione eseguire.
+#
+#   python main.py mesh          # disegna la sola mesh a elementi shell
+#   python main.py simula        # genera il dataset di run
+#   python main.py grafico       # grafici del primo run generato
+#   python main.py anima         # animazione 2D della sezione
+#   python main.py anima3d       # animazione 3D isometrica del barattolo
+#
+# Senza argomenti stampa l'elenco delle azioni disponibili.
+
+import argparse
+import sys
+
+
+def _azione_mesh() -> None:
+    import plot_mesh
+
+    plot_mesh.main()
+
+
+def _azione_simula() -> None:
+    import simulate
+
+    simulate.main()
+
+
+def _azione_grafico() -> None:
+    import plot_csv
+
+    plot_csv.main()
+
+
+def _azione_anima() -> None:
+    import plot_animazione
+
+    plot_animazione.main()
+
+
+def _azione_anima3d() -> None:
+    import plot_animazione_3d
+
+    plot_animazione_3d.main()
+
+
+# Chiave da riga di comando -> (funzione, descrizione mostrata nell'help).
+AZIONI = {
+    "mesh": (_azione_mesh, "Disegna la mesh a elementi shell della fascetta"),
+    "simula": (_azione_simula, "Genera il dataset di run nella cartella di output"),
+    "grafico": (_azione_grafico, "Grafici temperatura e flusso del primo run"),
+    "anima": (_azione_anima, "Animazione 2D del campo di temperatura nella sezione"),
+    "anima3d": (_azione_anima3d, "Animazione 3D isometrica del barattolo"),
+}
+
+
+def main() -> None:
+    parser = argparse.ArgumentParser(
+        description="Simulatore termico della fascetta riscaldata a induzione.",
+        formatter_class=argparse.RawTextHelpFormatter,
+    )
+    parser.add_argument(
+        "azione",
+        nargs="?",
+        choices=list(AZIONI),
+        help="\n".join(f"{nome}: {descrizione}" for nome, (_, descrizione) in AZIONI.items()),
+    )
+    argomenti = parser.parse_args()
+
+    if argomenti.azione is None:
+        parser.print_help()
+        sys.exit(1)
+
+    AZIONI[argomenti.azione][0]()
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    main()
@@ -0,0 +1,114 @@
+# Generazione della mesh a elementi shell quadrangolari della fascetta.
+#
+# La fascetta è modellata come la superficie media di un cilindro: gli
+# elementi sono quadrilateri a 4 nodi disposti su una griglia strutturata
+# n_elementi_x × n_elementi_circonferenza. Lo spessore della parete non è
+# discretizzato, è un attributo degli elementi shell.
+#
+# Sistema di coordinate globale (coerente con plot_animazione_3d.py):
+# - x = asse del cilindro, da 0 a lunghezza
+# - y, z = piano della sezione circolare, con y = R·sin(theta), z = R·cos(theta)
+# - theta = 0 corrisponde al piano del sensore (y = 0), cresce in verso
+#   antiorario nel piano y-z
+#
+# La mesh è chiusa lungo la circonferenza: l'ultima colonna di elementi
+# richiude sulla prima riga di nodi, senza nodi duplicati sulla cucitura.
+
+import numpy as np
+
+from config import FASCETTA, MESH
+
+
+def raggio_medio_m(fascetta: dict = FASCETTA) -> float:
+    # Raggio della superficie media della parete: il diametro configurato è
+    # quello esterno, la shell sta a metà dello spessore.
+    diametro_m = fascetta["diametro_mm"] / 1000.0
+    spessore_m = fascetta["spessore_mm"] / 1000.0
+    return (diametro_m - spessore_m) / 2.0
+
+
+def genera_mesh(fascetta: dict = FASCETTA, mesh: dict = MESH) -> dict:
+    """Costruisce la mesh shell quadrangolare della fascetta.
+
+    Restituisce un dizionario con:
+    - nodi: array (n_nodi, 3) con le coordinate globali [m]
+    - elementi: array (n_elementi, 4) con gli indici dei nodi, in verso
+      antiorario visto dall'esterno del cilindro
+    - indice_nodo: array (n_x + 1, n_theta) che mappa (i, j) sull'indice
+      globale del nodo
+    - x_nodi_m, theta_nodi_rad: coordinate parametriche della griglia
+    - spessore_m, raggio_m, lunghezza_m: geometria della shell
+    """
+    n_x = int(mesh["n_elementi_x"])
+    n_theta = int(mesh["n_elementi_circonferenza"])
+    if n_x < 1 or n_theta < 3:
+        raise ValueError(
+            "Servono almeno 1 elemento lungo x e 3 lungo la circonferenza."
+        )
+
+    lunghezza_m = fascetta["lunghezza_mm"] / 1000.0
+    spessore_m = fascetta["spessore_mm"] / 1000.0
+    raggio_m = raggio_medio_m(fascetta)
+
+    # Lungo x la griglia è aperta (n_x + 1 file di nodi), lungo theta è
+    # chiusa (n_theta file, l'ultima si ricongiunge alla prima).
+    x_nodi_m = np.linspace(0.0, lunghezza_m, n_x + 1)
+    theta_nodi_rad = np.linspace(0.0, 2.0 * np.pi, n_theta, endpoint=False)
+
+    X, Theta = np.meshgrid(x_nodi_m, theta_nodi_rad, indexing="ij")
+    nodi = np.column_stack(
+        (
+            X.ravel(),
+            (raggio_m * np.sin(Theta)).ravel(),
+            (raggio_m * np.cos(Theta)).ravel(),
+        )
+    )
+
+    indice_nodo = np.arange((n_x + 1) * n_theta).reshape(n_x + 1, n_theta)
+
+    i = np.arange(n_x)[:, None]
+    j = np.arange(n_theta)[None, :]
+    j_succ = (j + 1) % n_theta
+    elementi = np.stack(
+        (
+            np.broadcast_to(indice_nodo[i, j], (n_x, n_theta)),
+            np.broadcast_to(indice_nodo[i + 1, j], (n_x, n_theta)),
+            np.broadcast_to(indice_nodo[i + 1, j_succ], (n_x, n_theta)),
+            np.broadcast_to(indice_nodo[i, j_succ], (n_x, n_theta)),
+        ),
+        axis=-1,
+    ).reshape(-1, 4)
+
+    return {
+        "nodi": nodi,
+        "elementi": elementi,
+        "indice_nodo": indice_nodo,
+        "x_nodi_m": x_nodi_m,
+        "theta_nodi_rad": theta_nodi_rad,
+        "n_elementi_x": n_x,
+        "n_elementi_circonferenza": n_theta,
+        "spessore_m": spessore_m,
+        "raggio_m": raggio_m,
+        "lunghezza_m": lunghezza_m,
+    }
+
+
+def riepilogo_mesh(mesh_dati: dict) -> str:
+    n_nodi = len(mesh_dati["nodi"])
+    n_elementi = len(mesh_dati["elementi"])
+    passo_x_mm = 1000.0 * mesh_dati["lunghezza_m"] / mesh_dati["n_elementi_x"]
+    passo_circ_mm = (
+        1000.0
+        * 2.0
+        * np.pi
+        * mesh_dati["raggio_m"]
+        / mesh_dati["n_elementi_circonferenza"]
+    )
+    return (
+        f"Mesh shell: {n_elementi} elementi quadrangolari, {n_nodi} nodi\n"
+        f"  griglia: {mesh_dati['n_elementi_x']} (x) × "
+        f"{mesh_dati['n_elementi_circonferenza']} (circonferenza)\n"
+        f"  passo elemento: {passo_x_mm:.2f} mm (x), {passo_circ_mm:.2f} mm (circonferenza)\n"
+        f"  raggio medio: {1000.0 * mesh_dati['raggio_m']:.2f} mm, "
+        f"spessore shell: {1000.0 * mesh_dati['spessore_m']:.3f} mm"
+    )
@@ -0,0 +1,59 @@
+# Visualizzazione della sola mesh a elementi shell della fascetta, in vista
+# isometrica: facce chiare con i bordi degli elementi in evidenza.
+
+from pathlib import Path
+
+import matplotlib
+import matplotlib.pyplot as plt
+from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection
+
+from mesh import genera_mesh, riepilogo_mesh
+
+
+def main() -> None:
+    dati = genera_mesh()
+    print(riepilogo_mesh(dati))
+
+    nodi = dati["nodi"]
+    facce = nodi[dati["elementi"]]
+
+    raggio_m = dati["raggio_m"]
+    lunghezza_m = dati["lunghezza_m"]
+
+    fig = plt.figure(figsize=(9, 7))
+    ax = fig.add_subplot(projection="3d")
+    ax.view_init(elev=35.264, azim=45)
+    ax.set_box_aspect((lunghezza_m, 2 * raggio_m, 2 * raggio_m))
+    ax.set_axis_off()
+
+    collezione = Poly3DCollection(
+        facce,
+        facecolors="#d9e3f0",
+        edgecolors="#2b3a55",
+        linewidths=0.4,
+        shade=True,
+        lightsource=matplotlib.colors.LightSource(azdeg=315, altdeg=45),
+    )
+    ax.add_collection3d(collezione)
+
+    ax.set_xlim(0.0, lunghezza_m)
+    ax.set_ylim(-raggio_m, raggio_m)
+    ax.set_zlim(-raggio_m, raggio_m)
+    ax.set_title(
+        f"Mesh shell: {dati['n_elementi_x']} × "
+        f"{dati['n_elementi_circonferenza']} elementi quadrangolari"
+    )
+
+    if matplotlib.get_backend().lower() == "agg":
+        cartella = Path("dataset")
+        cartella.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
+        percorso = cartella / "mesh.png"
+        fig.savefig(percorso, dpi=150)
+        print(f"Backend non interattivo: immagine salvata in {percorso}")
+        return
+
+    plt.show()
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    main()