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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。& R7 I( h% V0 M" W& y
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$EndComment包裹的块中。
1 ]8 s) C- Q% c5 P/ `4 r, d8 a9 P 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。/ i0 j/ p6 I: d: }0 L3 Y% q( a
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：: [" V8 M. j& Q% D2 ?5 Q9 Y" v
[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：/ [9 Q2 P( z" P# H! h4 b
$MeshFormat0 L. k \# J5 t5 M8 H Y
2.2 0 8
" h- a1 b8 z& c& e! i: j C. z+ t7 \$EndMeshFormat3 [$ ?* R/ |$ y, K
NodesNodes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。7 ^! p$ X! ^' b% O K
一个典型的Nodes块：! C& a. l; _; Z X2 w
$Nodes5 n- c0 p7 G5 ?4 S; h* ^ _, B
4, W7 z' [) O- [6 t" q6 Z" B2 o
1 0.0 0.0 0.0
6 U5 u8 S2 C) t9 s4 D3 j' [2 1.0 0.0 0.0! I2 _" T4 p3 E
3 1.0 1.0 0.0! ~$ P2 j8 ^% ?/ t! U$ \
4 0.0 1.0 0.0
1 N( a% F1 g0 P" N; V& S$EndNodes
. s9 ?* |' u" N, H1 u/ y" Q4 g- vElements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
P, P* j6 m! S$ ]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：
. R. l9 K4 g+ |. { I, K网格数
2 d& i9 W$ L: S! A+ Q' i# y网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表6 m }) t( z5 {) U; ?6 d$ Z
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。
6 x! Y# q7 m, T) [/ Y7 c, d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。7 b, Z" g1 |" v+ t4 G$ |
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
( S/ v- a; H0 c c# S1: 两个点组成的线段- V9 d J6 f7 S
2：三个点组成的三角形2 h: u6 b I/ T) r
3：四个点组成的四边形
7 q; P7 ]5 U1 N- W8 k' }, \4：四个点组成的立方体
. d& w5 e% x2 f1 T: l5：八个点组成的六面体8 F. Z% i- ^; z6 w! o! |' d" M+ _
6：六个点组成的棱柱
# a N1 ]9 E3 {7 K* X7：五个点组成的金字塔体( D; o& K' N& Q. Y2 n
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)5 v- ?' ` J5 I
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)* L* w4 `. v; U, S
10：9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)
$ @% _; B3 d1 p5 a( v" J11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)/ G: L( S9 @( t6 \! J: K, I
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)
, `! z+ t1 J w, A& y. Z13：18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): G. ~4 }: z/ Z% K, y$ U
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)9 S' U+ T i# f! e
15：单个顶点* ^ k2 ~- i0 Q$ l" K0 q
16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
9 Y8 n5 j; {1 }$ A17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
4 ?* K" i* J& k* `! N0 U' o18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）' x5 d" f$ e: L% Y9 R. l, g1 ?# T" f
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).( N0 I5 A: ]3 i* }
其他高阶网格定义请参考官方文档0 g, |7 o3 a. Q) ?6 v' O
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。2 ]& q* r5 X0 R% y7 X: g* ^- f6 e( u
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：
# [" s, a# y7 C[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。1 Z& S/ e/ W+ ^0 ~' i B$ `
其他块的字段含义请参考官方文档。
. b% _! p- L0 G3 _1 y+ R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
