Gmsh网格文件格式说明 - 青浦海洋数码电脑城

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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。
5 X8 E+ Z" x) u+ D3 j0 l 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$EndComment包裹的块中。
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
+ |, r( E' A. H6 r6 `) cMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
9 Q3 [; R. u" {4 g/ ~" _/ }[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：
! d! E7 s& V5 i$MeshFormat
( P7 V; A8 x& _( Z% c# W2.2 0 8
$EndMeshFormat
. p4 S- E  {" CNodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
; H2 n6 e/ @; v  ?$ A  S3 I! X6 z  ?一个典型的Nodes块：
0 ^8 l* z. v: F# B; B' Z$Nodes
4
) k& c  \6 K, `1 0.0 0.0 0.0
2 1.0 0.0 0.0
3 1.0 1.0 0.0
4 0.0 1.0 0.0
: o, U. Y5 \+ w$EndNodes
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
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：
9 @, z9 H! Y" I6 i# l1 I网格数
: y  ^# ~. N4 H网格编号 网格类型 tag数量  tag列表   顶点列表
9 t1 C! S9 i/ ]% L* |% m: B$ `- ]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。
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。
4 ^+ C0 L& G  n2 a# TGmsh支持的主要网格类型编号如下：
1: 两个点组成的线段
" v  x+ E( k# _6 ^7 m: o, t& |; S2：三个点组成的三角形
. i. Q( Y3 C* E3：四个点组成的四边形
4：四个点组成的立方体
5：八个点组成的六面体
" l. H8 [* c9 v6：六个点组成的棱柱
$ i; r7 c. J" X. n7：五个点组成的金字塔体
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
, i( A" A7 y0 N! a, _" V/ B9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
! X0 q; @3 \, W4 f5 k; k# \. }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)
. y# _" q% M3 f( ?11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
/ E& v- Q1 H7 o9 K2 L: b0 t12：27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)
) b/ \9 z$ S+ {4 T8 k13：18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)
. E) d/ X9 \$ K3 `1 I14：14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)
) n! w& T5 O' n9 s7 U15：单个顶点
- `6 r( L7 G+ N+ J$ p4 Y. |; K16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
# B$ R8 s+ A1 b18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
3 U3 r! t2 ?, N' _$ A19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).
* o+ N) [6 j  F# {* d' b: O! P其他高阶网格定义请参考官方文档
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。
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：
[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。
, S' g, o3 h* }6 k其他块的字段含义请参考官方文档。
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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