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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。& k* p. X: ]. ~1 O( w- X
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。
. M6 R9 d- \) ~" I7 B! _ 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
+ r: w. U4 Z) Q0 hMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：- x3 s: L9 K: y% M, }1 H8 K
[ol]文件格式版本号，目前是固定值2.2；文件类型，在ASCII文件中值为0；数据长度，即单精度浮点数所占字节数，通常为8。[/ol]一个典型的MeshFormat块：
( |. f" L4 f4 I9 e$MeshFormat
! y1 O6 @% F7 G; J# G, a- ]* x2.2 0 8
4 I3 k& t! z! ~5 w% z9 t$EndMeshFormat! c5 N% h$ {3 b# i0 ]7 i, s q
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。4 J( W5 t) P6 D
一个典型的Nodes块：
# Y% q+ S: j- e# I3 d3 V) ?9 c: ]$Nodes. E* \ x$ C* G: o3 h9 C6 @
44 t+ {1 b' l; @3 w
1 0.0 0.0 0.0
+ x+ X! m% U3 D% I2 1.0 0.0 0.06 Q( t1 {3 T& O4 j: [- X; P7 b
3 1.0 1.0 0.02 [, N# O9 G; q7 q: |! E
4 0.0 1.0 0.0
4 J& q" `) i4 I; o( ]: G$EndNodes3 b* G3 L' M. U; t# f% \
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
. h/ x) g: [, G' O- vElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：
" j; x. W! h9 P8 k网格数
2 P3 Q) l" F5 z8 P; _网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
; U0 Z7 K- x% V" ]网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。2 d, R; G1 c/ U8 t% I3 W7 J+ |; H
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。1 l# h2 n8 ?* F' W H4 b& ~
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：8 u6 I* Z7 c* b) k
1: 两个点组成的线段0 C5 y' L* E8 i# Q
2：三个点组成的三角形3 p& i7 b/ \1 E! I- Q
3：四个点组成的四边形0 O2 h: {2 C7 s5 r5 H: ?
4：四个点组成的立方体, U7 `/ ^& @' C$ b; ^' p
5：八个点组成的六面体
. s" ^4 E; G3 T0 S0 [' p6：六个点组成的棱柱
0 [2 _% V. H8 p* H% G ]4 P7：五个点组成的金字塔体
6 A+ o$ y, L" d# c8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
; I3 [* o# E( d5 t: W+ A3 G/ i( h9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
1 C' S) S' ~: R8 o# |2 J" m10：9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)! x+ q* y" e' o! h: f+ ~! Q4 N
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)3 g4 n$ \. k% x# S, i; N. }' Z
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)
3 n$ G% ], X1 k0 f/ r' P8 J) {* M2 H13：18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)) ^+ [ m0 }/ m+ K0 `3 J0 ~; |- r
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)5 h$ I$ n4 i/ r, J3 ~: P% D
15：单个顶点
7 f& s3 k2 ^; q1 h+ o: b16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)( Q4 z& I4 z7 x$ G3 @) f
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
7 I4 K( V( d: O0 l- Y6 N18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）0 }: A; ^+ C6 D0 {) d' |$ w9 [
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).
3 I, i L/ U+ N$ \6 a$ @其他高阶网格定义请参考官方文档$ P: V8 K& v$ H7 _* C. }8 Z% @
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。1 u; N* E% g. S8 [
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：4 j6 P( l+ |8 ~( H, M E. e
[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。
% y, |7 C* Z4 P6 a) Q/ Y其他块的字段含义请参考官方文档。4 Q3 v3 S/ P' T$ p
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。8 G: y& ]: l' }$ C! u4 h
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发表于 2022-9-11 21:05:03
