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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。
/ m# l, G1 l8 h 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$EndComment包裹的块中。8 d4 U: k3 f: i2 C
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。- L9 b# Z' O3 X
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
% L! Z) d: [- ?[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：
& ] P) d% a6 ?. S9 R3 |$MeshFormat5 M- i9 E" A q7 _/ F1 _
2.2 0 8
- @' u7 ~: W' V3 H4 j I" X$EndMeshFormat" z+ u+ C0 O; E0 H& M1 m8 y: g
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。
9 T' K, {: i5 k: a* \9 S' T$ p% d% H一个典型的Nodes块：
" ?. z; b; i' Z; i+ c$Nodes7 z- j! @+ {8 j8 I L5 h3 d
4 A# Y1 a3 f& [8 ?6 o
1 0.0 0.0 0.0; \1 |7 _/ ? B0 q; K
2 1.0 0.0 0.0
k8 ?4 L0 J# o! `$ P) N6 Q* s3 1.0 1.0 0.09 P( T& n7 G3 q6 c4 ~! T
4 0.0 1.0 0.0
# n7 o4 V# I; o) T# {$EndNodes' ~4 a8 ~% G' G3 H) N! t
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
5 y9 ^1 @! a3 BElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：- f) c' s) ?7 P: v: L
网格数! x5 P" Y: d4 c4 s6 J7 Y
网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表7 _7 L# r# V- k
网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。1 }2 o0 x6 ^2 u9 q% I! c
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。
3 e$ D1 C+ H) o7 ?% W+ RGmsh支持的主要网格类型编号如下：; e& G/ `: Y# R. Z
1: 两个点组成的线段/ P$ _, [$ j E
2：三个点组成的三角形
. y2 e4 ^; n/ n/ d4 v* l/ q1 ?1 b3：四个点组成的四边形; {1 X9 R* t1 Z; Y( o
4：四个点组成的立方体
# j- f: o9 R5 N6 k }! ?6 y9 Z2 [. K5：八个点组成的六面体
, @! i4 _" K( d: |! d1 V6：六个点组成的棱柱8 w* ^8 k0 ~% ^8 {% [+ ^( S
7：五个点组成的金字塔体
( O D/ n$ l l8 u% p8 }8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)3 n( {0 Y+ G$ |0 D2 J# P' J
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点). i; n$ u& G) _
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)1 I- _' g0 h* Y" O; c
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
3 o; _, n( \# Y$ {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)& @7 y2 K1 C6 i9 A/ S: t5 C
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)2 m5 N4 }# a8 ~4 v. J5 {# j: u# n
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)" r! o( R h5 h @ O
15：单个顶点& q, c3 m4 K+ y6 S* p) K6 W! P
16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
* D7 D# r" H+ R& C9 J1 B17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
3 A: U' \! u- B" Z2 z18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
9 e/ n+ h9 N& G* t19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).4 X' I' e, ` D) i5 l: U0 d
其他高阶网格定义请参考官方文档6 G( K9 a5 B$ l, K2 f+ r* ]6 a) [. |
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。, q7 ?4 h. B) H5 M/ M7 U: @. l
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：
& s! W1 L9 ^# c) n0 x. ^[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 Q# R) b. g9 ?6 g/ L8 C w其他块的字段含义请参考官方文档。9 K% h8 N3 { o) ?8 K
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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