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本文目录文件结构块格式本文中的网格文件指的是Gmsh的ASCII文本文件，内容主要参考Gmsh的官方文档：http://gmsh.info/doc/texinfo/gmsh.html#MSH-ASCII-file-format。9 o* w1 k) o% E+ p. w
文件结构返回目录Gmsh网格文件由一个或多个块(section)构成。块定义以$Name开始，$EndName结尾，例如$Nodes和$EndNodes共同定义一个块。$MeshFormat块是必须的（第一个出现的块），$Nodes, $Elements等块可选。如果定义了$Elements块，则必须给出$Node块。目前$Nodes和$Elements块在一个文件中只允许出现一次（未来版本可能会更改），其他块可重复多次。如果遇到了未定义的块，Gmsh将跳过该块。利用此特性可以为Gmsh网格文件增加注释，例如放在$Comment和$EndComment包裹的块中。
' O( {0 W- b( @! o9 _& y 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
8 E9 p7 R8 s" o3 R! YMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：5 J! b1 Z5 ^+ |: }0 E4 ], m. {
[ol]文件格式版本号，目前是固定值2.2；文件类型，在ASCII文件中值为0；数据长度，即单精度浮点数所占字节数，通常为8。[/ol]一个典型的MeshFormat块：. c# | X5 f; w, P. H
$MeshFormat
1 b6 h9 i' y1 m1 i$ ]; W2.2 0 8
0 ^8 ?% k4 K/ l, s" i, L, r6 E$EndMeshFormat
1 E+ Z/ l( D1 ^8 c+ iNodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
! y3 {8 C8 K* S! \6 _0 v6 U一个典型的Nodes块：. e+ I- u+ v- ~6 [
$Nodes0 N6 _1 M' D3 W" n
4
0 W N, E7 B# z$ h6 q7 v1 0.0 0.0 0.0
/ j4 B& [+ `+ N+ l$ } K2 1.0 0.0 0.0
2 Z# }0 ^* H, A- ^3 1.0 1.0 0.0& ]7 g. \& x- N4 f: N& n" X# J( w
4 0.0 1.0 0.05 o j% ^+ v5 l
$EndNodes
& q) K7 W! [/ y+ b1 uElements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。; J2 l8 a3 _# i2 i" U! `, O& J4 p
Elements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：
" M, I, `, E4 p5 \0 t- d网格数
3 U/ @5 s6 b' Y2 W& Y: d5 j网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
5 U+ k# r3 S3 q6 h t( N) X% r4 K" f网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。* L6 c3 O- t' Y, W4 Z1 N
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。
# H# R( c; N0 i2 R" `Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
( c% j2 e5 u$ n. d3 f! x' T1: 两个点组成的线段
8 {$ [. n; L$ p2：三个点组成的三角形
! s( i- ~1 W1 F8 t* R9 t/ ]" S3：四个点组成的四边形7 P. G6 U8 n" R. C9 k
4：四个点组成的立方体
# A' E$ u& i' s7 w5：八个点组成的六面体
1 Y5 W+ G/ `! V# ~6：六个点组成的棱柱
. x0 F; p/ h: z3 G3 {7：五个点组成的金字塔体
. U9 [" k. \: J2 U8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)" P' T: T' a& O4 C
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
2 `3 F. p3 n: D) | ?; h10：9个点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点+1个面上顶点)
5 U' D: a$ i) {11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点). R8 G6 g7 x* O+ ^
12：27个点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上顶点+6个面上顶点+1个体节点)9 ^: l6 u7 ]0 v
13：18个顶点组成的二阶棱柱 (6个顶点+ 9个边上顶点+3个四边形面上顶点)8 q: m) C9 f/ s: {' i) x. h i
14：14个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点+1个底面四边形的面上顶点)
( h- q, j9 V1 i15：单个顶点
0 L1 ^! j: f; P r* ^16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)4 g1 w* M b; s
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
$ \5 j4 Z5 V9 \0 U; n5 r. H18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）7 m/ V6 j2 ^7 f# S+ Y: }1 W# ?: ~
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).4 p' B' I5 P9 I& t, I: M1 ]
其他高阶网格定义请参考官方文档; q% q" n1 z# j3 A$ D% |8 T$ e
常规情形下，每个网格单元都包含如下tag：一个指示网格所属的物理实体的tag，个个指示网格所归属的几何实体的tag，一个指示网格单元所在的分区编号的tag。Gmsh和大多数代码要求单元至少包含前两个tag。# @% Y( d7 i1 V% }2 \9 m
顶点列表给出组成网格单元的顶点编号，其中编号是出现在$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：( v9 L. ]; J4 l9 V
[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。
+ ~* M) o3 M% r2 K0 a其他块的字段含义请参考官方文档。
w1 E, c* x/ U# O# j: C效率提示Gmsh没有要求元素的编号是连续的。但出于效率考虑，请尽量使用连续、紧凑的编号。例如两个顶点的编号，不用0和1，而是1， 10000，会导致程序性能下降：Gmsh不得不使用map而非数组来存储和访问元素，后处理程序中会分配10000个单元（大部分是无用的空值）的数组，而这些代价都是可避免的。
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发表于 2022-9-11 21:05:03
