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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。, }" `/ f# Z) V( v# z& W ]; @5 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$EndComment包裹的块中。) U; @/ @, A( M; _' O/ j; m
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。, B5 G+ o- u5 t
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
+ W3 i" q( e! V" ]8 X% A% r% D7 n[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：
8 |; @2 v6 R; d3 ]. j$MeshFormat
* W4 F! L8 H0 M' V0 J9 N2.2 0 8# U+ Q+ @# U/ u2 T* o6 m
$EndMeshFormat
+ s5 o! q! K; V( g$ l; A. QNodesNodes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" }8 L' k6 i& F1 {3 q4 _) z
一个典型的Nodes块：5 j* g: P" N I! J8 P& a2 m
$Nodes
: t- k8 Q8 ^! a6 A! F7 Q/ i4
* P0 e4 u( R. ?# j i; w1 0.0 0.0 0.03 {0 R0 o, N( r3 l
2 1.0 0.0 0.0
9 s0 k! X1 V7 b" C& h0 F3 1.0 1.0 0.0
8 [$ } u9 d+ r( e: W4 0.0 1.0 0.0
$ U' |$ d$ o8 s- L+ n$EndNodes
) X) b G& V* U/ F6 `Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
2 H. G, ~& @$ }# G% wElements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：7 ^1 |& s1 `* g- h
网格数) t! ~6 L- M4 K% ]
网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
1 V U1 P- |- `+ }6 Z4 _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。
0 h9 }; ^8 s2 \; X' }! _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。0 e6 u# u/ U2 ]6 a2 m3 Q
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
5 t, m) K- {: n5 h, P t1: 两个点组成的线段
2 J: ~& Q r, }' k: j1 E9 D2：三个点组成的三角形
; W3 S2 t X4 M. K1 l" Y- W1 x% m3：四个点组成的四边形, z5 r; u; Q- ~( j# ^
4：四个点组成的立方体
- r/ [9 y2 }4 J: r4 a, ]5 w5：八个点组成的六面体
2 D* j9 U- v- }) l' o# |6 c* V( i6：六个点组成的棱柱% H4 b0 c* ]: }/ \0 Q6 X: X0 u
7：五个点组成的金字塔体
2 @/ N( U! _/ V) G; C7 y& r7 T% `8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
: n( d5 l( L6 D2 K9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
# v- P6 P y# Q10：9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)6 Z2 h, y6 X! L7 n' g- u |/ J2 f5 l3 B
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)+ y" Z! u @* n* t* G
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)$ \8 g ]2 k, ]1 b* K
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 N2 F3 f+ }& E; Z
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)
2 h, ~/ o- l' Q. w" ?* n15：单个顶点
. Y! p) X) z+ O/ ^- z+ o# `" J16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
) `3 N7 a) |( Q" r17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)4 y3 R- c* K1 x K: y
18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
" g. s5 u7 q! S& D$ Q+ V; o2 w19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).0 A) m `; o, w! K- F" R9 K/ X$ b
其他高阶网格定义请参考官方文档, ~8 i; e8 N" V7 y/ ^0 J
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。
! Y) t. c6 @) O! |9 {7 n; z( Y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：
- z7 d/ q+ c1 I" }2 G1 M. z2 O[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。
7 a' f) q( `- D/ }其他块的字段含义请参考官方文档。' |4 T" H2 p2 p6 V2 j; H( b5 G
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
