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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。7 x% D3 v2 e9 C, f7 ~
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$EndComment包裹的块中。
9 `4 e& ?% `4 @2 z5 ~! [ 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
- h% |3 C$ H6 T6 F( qMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：9 r; b8 H( Z# Z/ w9 Q
[ol]文件格式版本号，目前是固定值2.2；文件类型，在ASCII文件中值为0；数据长度，即单精度浮点数所占字节数，通常为8。[/ol]一个典型的MeshFormat块：
6 B9 ^) w0 d( C. T; j) ]4 Q$MeshFormat/ `6 M+ I0 H$ c& I8 p
2.2 0 8
) J% I$ [& ?3 S# g- S% E$EndMeshFormat' X* q+ P0 a8 \# D' h* l0 p
NodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
! q8 Q* Z7 H( H. T一个典型的Nodes块：
W, F. C/ Z' D, ^, V$Nodes
) N# y$ f9 K {6 d1 M" S; M4/ K+ {9 Y! l% l3 h; P
1 0.0 0.0 0.0
l$ ^8 f' _% i/ D2 1.0 0.0 0.0/ I1 ^5 ]) y) z+ e
3 1.0 1.0 0.0# V, K/ N- p' T' b( _# N
4 0.0 1.0 0.0
* N- ?0 U6 ^0 b. ^6 B9 t- H$EndNodes$ u7 m: E% {4 V6 p4 K4 y, G# G
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。! R: O, `0 Y1 G2 L( }
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：
' L' S4 I% x/ C2 z8 a9 y6 D) ]网格数: h# p1 V; \' O- K
网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表4 Z- t6 z; ?- g; r0 B& E1 a
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。( i9 L/ \0 }5 ^) s
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。9 N2 v# }' E9 w( C) g
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
' s& w( l9 t2 Q4 Z% p' K* U4 k' @1: 两个点组成的线段
: @* _7 m b& h, {! r2：三个点组成的三角形
% @4 D! W0 ]. K/ T3：四个点组成的四边形$ _0 j1 X5 |1 ^. a7 v( S
4：四个点组成的立方体 M S- ]4 Y& v: f6 a$ k6 r) R
5：八个点组成的六面体
- ]% z. @+ K5 @6 A, u: X. T6：六个点组成的棱柱
$ Z2 c- q7 `4 q/ z0 W% c7：五个点组成的金字塔体, z2 { K9 K; i; ?
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
: ~0 F* `& N$ ~4 [* z9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
7 g. g; u7 Y0 ?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)
# L' P. L4 f7 e: Z# I" K: p11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
`6 w9 V1 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)$ N4 B' A6 r4 P- i6 K( 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)# C7 k! T. \1 }' _) {
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)
0 g; B! r j1 C [5 A8 S7 O15：单个顶点/ f3 ^- Y: A- i$ b
16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
( A7 y; w: y$ c, x5 Q$ d17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
% i! _: ?. r+ y7 W. @1 F18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）% L! u6 U6 e5 v: d8 T0 ]
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点)." H. q4 X# f; D' o
其他高阶网格定义请参考官方文档
0 j2 w) s3 D$ W6 k$ r e5 @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。" q, ^0 \2 p& r! Z4 K" ]# p
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：
$ ?0 @3 K$ \. 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。
9 z# v4 A1 E& @其他块的字段含义请参考官方文档。* k, g* E1 u6 u7 f
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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