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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。
; T; ~+ o0 _& L+ v3 q6 h3 a3 U 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$EndComment包裹的块中。
8 n6 N% D4 U8 v7 U: B7 X) V( ] 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。" O# S% D7 C' c1 ]4 N
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：) Z+ n- _4 [% N( v8 q/ y
[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：5 H& c! p9 m" S( {0 ^
$MeshFormat6 E( h+ Z. g* T
2.2 0 8
+ ]. m6 s( Q7 U& D: n8 ]$EndMeshFormat/ |7 g+ D- ^3 o# f3 v- |0 ^
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 H$ f& I: {2 N! P一个典型的Nodes块：
% L9 \8 a1 Q, n; y$Nodes& v- t4 D9 q* }' e: ?
42 \+ y- U) K7 R' ]& w5 ?* h
1 0.0 0.0 0.0/ s! E. i+ S6 _" }+ f
2 1.0 0.0 0.0
6 K1 g2 o! l: m3 w8 X3 1.0 1.0 0.0
7 r- Y1 q# ]; \' X4 0.0 1.0 0.0
C6 r9 E C. }. E4 n" }3 n$EndNodes, e5 }7 U5 M, T# [- w! f+ f
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。: l. R. j4 W( o' x
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：& I9 `& v8 u0 h% M
网格数
- t! \3 K, ^0 W网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
/ v$ m! c$ f' U g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。. I0 z+ D7 C: u8 X/ i
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。
6 F: w z0 @% e& I2 EGmsh支持的主要网格类型编号如下：+ L1 L9 o5 o {# V! W7 f- W l
1: 两个点组成的线段3 e* M6 T, Y7 E7 Q" @, l
2：三个点组成的三角形% ^; R. W k2 f
3：四个点组成的四边形
, I( W, f! B2 Q3 j- |8 `9 ~' }4：四个点组成的立方体% S* ^. s% P# ]% ?% H' q
5：八个点组成的六面体
, }9 D6 P6 O7 y# a6：六个点组成的棱柱
$ o+ g& t: P3 y) W7：五个点组成的金字塔体
% q! K! m' l3 v9 M$ y8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)$ P, P1 j1 `# M c: q3 v0 d0 ^
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
: F+ m* Y& Z0 f0 \( f10：9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) o* N5 Z" B. \0 U1 X% ^
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)9 m; p& O2 B# F9 w4 i+ W
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)
' A6 y1 p8 a9 ]/ I* I( D! {: D13：18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): W: b* Q- w9 _; a2 D
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)
% u4 k7 e. Z1 I. ~7 ~/ `% M15：单个顶点9 b" t; ^/ ?" L$ s0 }
16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
; G$ M/ \* \! W! R+ t17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)& f) V c% k' A# Y( M& N% j; h h
18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）+ L2 F7 r! Z+ ^4 E* F q+ Y
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).( Q- S5 j; p/ m L* ~
其他高阶网格定义请参考官方文档
- k$ N* A/ J& D. b' i7 z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。! s' V+ N0 q- U4 R( ?1 b
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：
- M: S+ j0 M, C[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。6 u6 d6 {7 o, d7 j' L+ x- g8 I
其他块的字段含义请参考官方文档。4 { p a; n+ d$ `1 X0 x! q
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
