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发表于 2022-9-11 21:05:03
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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。5 C2 Z; ]) u' s3 X8 k- Z, t* p/ M
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$EndComment包裹的块中。
' q0 M/ D$ @4 W! Q0 F* V: s 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
( z( b, E6 w4 x; ~MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：8 ^' X' ^# a8 ~. G+ G/ S$ a, P
[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：
% L; E2 a2 i( z. O, B0 L$MeshFormat
' s. s& W9 |2 j3 Z) ]; T7 Z2.2 0 8
B h D7 N9 Z5 J" d* @7 {( Z5 p$EndMeshFormat, ~' e! k: i. X6 W& D% _
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。" ]3 B" [5 v% n$ e/ k& G
一个典型的Nodes块：$ c/ F8 v9 S0 e1 o' h
$Nodes1 c5 A2 g( m+ p+ d
4
, R/ z- o$ d5 l( y( o/ Z$ X1 0.0 0.0 0.01 R8 f/ O! ]$ z
2 1.0 0.0 0.0
& f1 p9 D1 @9 Z2 T3 1.0 1.0 0.0
2 L5 S# k! p7 Q7 Q% x0 r; q# r4 0.0 1.0 0.0
% S. Y0 p( L8 o1 A3 s, i$EndNodes; Z9 U" u4 i% f: Y
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
$ [$ H* i; H; ~) \ P* jElements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： U) S% V: H4 g0 {. Y
网格数
8 Q6 g1 M4 G. q5 Z网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表2 u) h1 h! o: f8 [" v, J
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。" c) W0 j( }: i- O8 u
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。' D0 u6 w3 i' e3 N" f! F
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：& j1 S& z- O: b
1: 两个点组成的线段5 E, `1 ^) y3 ]$ Q+ f
2：三个点组成的三角形+ P0 j5 b' ~! `
3：四个点组成的四边形$ p* d# `8 m+ m2 x
4：四个点组成的立方体) w% ^7 @5 N/ W% T( ?
5：八个点组成的六面体
, j: t' @- I: Z6：六个点组成的棱柱8 J& u3 {& Y. R% t9 _
7：五个点组成的金字塔体& p8 B" c D: x! R) ~; R- e. s5 d
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)! D5 V* m3 i- l
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)" r1 v6 i) s# G7 A3 K
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)
! Z6 d E. k- n# W, ]- X11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
) n: G3 ~$ G+ d! S6 i' ~$ m( X! v12：27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)
2 d. Z7 H9 z4 e) A7 f3 H/ }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)
4 m7 a7 V1 l, `/ x14：14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)2 ]( }3 F0 p5 d# C
15：单个顶点
( H+ a" T; @' M( o+ z+ O7 ?1 j16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)* e- n7 ~8 q% G4 S% Z% O1 D0 h# D
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
% d! S5 W3 ?* G" r18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
, C& \2 ?7 ]: C; g% i! J4 O19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).9 v: J1 A1 v( t1 k4 b; E8 C
其他高阶网格定义请参考官方文档
* V6 |8 k% {3 ^) b; f8 S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。
1 c3 X: q V& [5 v3 J. Z$ w( P; Q7 c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：
5 y0 A' i- E/ e. B" ]7 P, F9 _' 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。0 @( E2 [ k7 f+ s6 N+ g
其他块的字段含义请参考官方文档。
: j3 @' `: O: e# J _& U6 R; W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。0 Q: Y, Y+ n, W! S: [9 l/ t
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