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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。
# G3 ~& r$ [) E) O 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$EndComment包裹的块中。( l8 v6 E0 A- m$ Z1 G' \
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。6 m9 z3 H) }+ d
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：( b F* K7 H6 m2 @
[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：2 o7 R' W. a I7 m. k; V
$MeshFormat6 U; G' @6 F! A4 W+ ^
2.2 0 83 k4 f, x# U* g( L X
$EndMeshFormat
$ I. e' n8 p4 c! UNodesNodes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。/ ^8 K8 s m: [2 f O- X
一个典型的Nodes块：
5 K4 U8 X( K- e; `$ D$Nodes
( x8 w n! o& K( E5 Z P4( d U3 S& @, Y& I1 a0 X I% E+ J2 l* G
1 0.0 0.0 0.07 g) r7 ]5 M. a; e# @9 J# z
2 1.0 0.0 0.03 W8 t" Y& ~4 Y' ^$ [6 ^2 d/ u
3 1.0 1.0 0.0
7 F* e0 [% n" U% T( o4 0.0 1.0 0.0
" I6 N2 q* G! [$ v+ s5 X$EndNodes7 I! F4 Y5 x# P( W' J1 y
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
1 s! Y+ ?" \' B5 g+ EElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：* l: T5 a+ B! T2 h" X' z* j' h
网格数( G" R1 A+ z$ H- x" F+ N" b6 R
网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表( [" Z3 M" n. f# N' }1 Q
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。6 [: v8 ^- X9 l0 v7 W
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。" q1 v! d0 O' ]
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
( x! W/ p8 I( Q1: 两个点组成的线段
0 S6 i7 J8 ]1 c3 R* h- e2：三个点组成的三角形+ b5 J9 w& L& {& H8 n6 |3 w" f" _
3：四个点组成的四边形' r; L! }0 Q0 y3 w! W/ W
4：四个点组成的立方体: y/ s( J1 w0 M2 v3 X: A2 _
5：八个点组成的六面体
6 b: ~: f# J) ^2 m8 e6：六个点组成的棱柱
i {5 ^! F9 A' y6 M: O" Q( {7：五个点组成的金字塔体9 I0 ]# b1 J; [5 N/ V% j
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
9 W5 d- P5 |" _4 C% _7 s( e1 H% Q9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)- T" `6 [ ^7 [7 [
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)
. @+ E9 r% a0 E i2 t' p- q1 j11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)7 y! k" _& _, a; t9 P9 E
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)# Y$ @1 e5 L$ T3 q: b; 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)
+ E8 E I/ T; O" h5 P14：14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)
I& h3 l, `8 W4 v* [15：单个顶点
, ]3 @7 o* P" ?8 n$ n0 d16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)& G9 N* v7 q" @+ Q; G
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)/ f- F' L) c1 K
18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）2 {: Q- C1 p3 x% V& ?
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).. _, t0 f/ m$ w' V
其他高阶网格定义请参考官方文档* R; h( k; V; n& {% u5 d8 N
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。
: A& ?+ {" T1 @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：
% y1 d8 n3 L0 i# U[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。( g8 x" l: G. f! j, q+ K
其他块的字段含义请参考官方文档。# Q: l+ O# P% }* K, G; N# l9 }
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。" p, c+ u4 G/ m4 j% X! Y
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