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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。
( F1 I2 O( |* n' K6 |' e 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$EndComment包裹的块中。( k' E9 S+ [9 T# I, S( a
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
x7 d, D0 `$ T3 C+ rMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：/ d+ ?" K+ {' b! q
[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：
$ J8 n" S! k0 [$MeshFormat& o3 F$ w! A8 S6 d; f7 d
2.2 0 8
, ^$ w, s6 W0 y* T. Q$EndMeshFormat
- H4 c& A+ J8 R4 M8 T! q% MNodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
. {/ V* y/ p9 s( {* a! @一个典型的Nodes块：
% X. C" D- z9 a, E/ a5 U$Nodes# H+ i8 b5 J4 }/ I
4" l3 w0 M+ S! P0 |
1 0.0 0.0 0.0) m& G0 y" m) K8 a9 J x! Y
2 1.0 0.0 0.0
+ z) u; M+ @* a# v3 D3 1.0 1.0 0.0* |* A+ m- Q0 }3 F
4 0.0 1.0 0.0, u6 |5 `7 h+ E9 O
$EndNodes p9 W' m$ d' Z
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。% n/ w8 _& w- I! z
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：
" A0 V/ z) P8 B: a0 B网格数
P$ ^4 n: K3 [. P$ t网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表' @: H" q3 Y% t n
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。$ m1 p8 B& n0 e' A+ ]1 x+ @ 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。. V" O! [0 h1 T
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
0 v; l. P$ J/ F0 O7 k" [* D1: 两个点组成的线段
! X3 ]( U. f8 b7 Z& O- l2：三个点组成的三角形
9 B$ M7 R7 h3 e; L3：四个点组成的四边形
$ Y# S# N% }' }, ^- {" Y7 t8 r4：四个点组成的立方体
! N- I- e& J% `, y5：八个点组成的六面体4 a9 S4 K( D; I; T* x
6：六个点组成的棱柱
2 U% @4 M: q( Q1 u/ q, J i4 F7：五个点组成的金字塔体2 P* }( X, c v0 p. h1 l' M
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
# s o X7 \6 w+ a* ?; q9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
; D* D- y6 b; j R: }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)
4 j+ R' `) H( H11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)- E9 B4 A: ?( z8 ^) t% \- ~. R! B
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); Y' A( D$ F1 L7 M8 l7 R; y
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); ? t+ L4 V* s% [8 f# {
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* G% o* h( t+ \" E9 r
15：单个顶点$ `0 a8 z* a" k+ [( f% C0 r
16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
, O+ j" B/ t8 M: W! _3 F( M6 b3 S17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
3 t( |) O. S& U1 |- y7 q9 I& F18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
+ I# T3 O; q ^" K% f7 S19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).
1 |6 E+ a4 x0 j$ g9 W其他高阶网格定义请参考官方文档
. S' T5 w0 A! D7 e0 h! ?- c) j; D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。
, Z6 G' r. G/ w) G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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：5 }- {2 B% I n4 ~4 g
[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。 U3 w+ C3 O X; e5 Z/ u
其他块的字段含义请参考官方文档。3 ~, x# `* w. A
效率提示Gmsh没有要求元素的编号是连续的。但出于效率考虑，请尽量使用连续、紧凑的编号。例如两个顶点的编号，不用0和1，而是1， 10000，会导致程序性能下降：Gmsh不得不使用map而非数组来存储和访问元素，后处理程序中会分配10000个单元（大部分是无用的空值）的数组，而这些代价都是可避免的。0 h$ @; N* k }$ u
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