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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。
4 P. j. J: e: X# [ 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$EndComment包裹的块中。# k4 ~) X; ^& h1 _. P( A- h c
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。) K( E$ e. c( j' y4 [, d0 D9 m, j
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
; h7 ]; O2 X- A) S% S; x[ol]文件格式版本号，目前是固定值2.2；文件类型，在ASCII文件中值为0；数据长度，即单精度浮点数所占字节数，通常为8。[/ol]一个典型的MeshFormat块：
6 S# f$ t8 K! ?1 h4 F$MeshFormat
* y" k1 G8 X( c8 i2.2 0 8
& [$ g# [3 ~6 B& q$ B$EndMeshFormat
0 j* p0 d2 M" |1 s5 w6 }1 MNodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。- ?& Z: B, b5 W6 |
一个典型的Nodes块：" I& \/ F: G0 G$ k4 f
$Nodes4 s- z. {) x4 q7 x4 ]
4% F8 w% l+ A- o0 e1 C
1 0.0 0.0 0.0
- ?4 E4 G$ ]; j- b; D+ o2 1.0 0.0 0.08 G" i+ t3 }5 O3 C
3 1.0 1.0 0.0
- |5 V: e! U i3 P4 0.0 1.0 0.0, K' w( L: l1 B- I" O+ K) |6 f' R3 z
$EndNodes
, u) u7 y8 ?9 S, g" R P3 ~: d, XElements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
: M- Z8 r4 \! P, g4 Q) mElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：) m' N6 m4 e. h; |( J0 K" @6 q' S* G
网格数
& b7 r3 I1 D: n: A, o+ C网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
9 M' M% }% }, L9 b1 T, I网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。. g) ]3 q. u+ M& ^2 J: h1 l
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。/ I. a+ Q( r, A1 l, c2 r+ h
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：; b; b8 Z. y* W; l0 V4 w
1: 两个点组成的线段7 t2 k& x! v6 R; i
2：三个点组成的三角形5 P7 n: g1 V }; I* K! X' K
3：四个点组成的四边形0 ~1 }0 A0 _$ w% J/ s
4：四个点组成的立方体3 z- `' b/ G1 L0 R% O
5：八个点组成的六面体" N0 d; U3 q1 ]8 T* c
6：六个点组成的棱柱# q& w) {; n: l
7：五个点组成的金字塔体- f) M v% C& V* S0 Y
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)1 v* ]6 }2 {: Z, S: c7 x: B3 {
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
/ u; [/ `3 C& Q1 X2 ^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)
; W# I& C6 X0 |* K# Z2 Z$ h11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点), U7 P: U9 g; \- y- f
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)1 M5 u- X& E/ c0 t: o1 M* G+ y8 e
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)5 z+ h: g0 Z# R2 O# 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)
6 q" u2 i6 q( v: i/ }/ G& y3 [; {15：单个顶点
6 M7 k) w# k% w/ M16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
4 S, Q! R5 Z, o8 O' u& r" t/ x17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)3 f8 M% j+ H$ ?/ B2 y" f. p
18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）/ e9 f( K& N2 C: Q6 {! D
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点)./ n, @% P$ O4 a2 [
其他高阶网格定义请参考官方文档 V' o" @! j( k2 ~
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。$ d9 o+ z1 C% V8 n
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：* ?! r: f& {' y: x, M8 h
[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。 x: }$ ^* f( g, w
其他块的字段含义请参考官方文档。/ w1 g# D" a* K+ j' i/ k8 @0 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
