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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% T# t5 B* R6 z( S
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$EndComment包裹的块中。( S3 _0 p2 o0 K: e$ n( E/ D
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。! J5 F* G& t+ N0 Z# c' ?
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
! c; {, N$ j- E! r1 a. \) T4 W[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：4 H8 s4 y: M% S- y1 M
$MeshFormat
9 W2 X, D0 M, j }2.2 0 8
$ k6 O+ k# n2 \3 G8 Z$EndMeshFormat
9 n3 v8 p1 ]# K5 SNodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。1 v3 T( J; Y. e
一个典型的Nodes块：
/ {$ ]: u! e0 h$Nodes
; L8 I1 ?1 w$ Y( T4 \4; Y+ v/ Z! H& L! C' E$ I" y+ `. o
1 0.0 0.0 0.0; v" w! G, \7 K2 H
2 1.0 0.0 0.0
- X; x! S& v% S* u3 1.0 1.0 0.0 N% h2 G4 x# u& M6 x9 m
4 0.0 1.0 0.0$ Y6 r5 [' R# m1 w0 d8 a/ ~
$EndNodes" X8 Q( d; Y+ j
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
; N1 e0 t/ s) U4 z4 dElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：
( M- T. _' t0 J; ^1 M8 F# O网格数
) n* {3 G4 e `+ `网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
7 n( t* J& M1 O' G网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。: Z' u. S4 G& o/ Y8 l, J
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。7 w$ c; l2 r9 W' a6 W" b/ }
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：# J. {. X3 W* r. L2 F: u( Z
1: 两个点组成的线段
# E3 O" V4 w2 }6 j5 v5 V% O6 `1 ?' b2：三个点组成的三角形
7 S7 n1 S. t" f% P3：四个点组成的四边形
5 Y# r3 _. F% q; s) ~ U4：四个点组成的立方体8 \- q' q- a. k: @* I
5：八个点组成的六面体( w$ `/ |1 X# o! e1 r6 E
6：六个点组成的棱柱
' ]; i- d" |, K2 f. W! U; @$ U7：五个点组成的金字塔体/ M& D+ ?/ ^# W6 v5 o {
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
; k$ o; k* @ |' ^2 N9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
0 Z w9 c, `9 J) s6 o, x" n* T$ r10：9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); N( Z5 I2 t5 j7 }
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)! }4 c, n# U' O# m2 W
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)
4 Y4 ^7 P& ]: ]& S13：18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)
) N1 t$ v; W. A* ~/ g3 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)% _4 e. G. i9 E! U- e
15：单个顶点
9 m% [/ f/ I" R' O16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)+ s5 c' x' T1 [! {
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
# j. z5 t- H( M) u) i/ k) @ J18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
7 U4 v1 A3 I" o' S( a5 h& F4 E. q19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).( ^# B4 `0 f1 [7 R8 V+ M$ }
其他高阶网格定义请参考官方文档
( P. N, d$ l6 h- e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。8 l1 n% ?( A2 G1 ~% e
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：
$ h5 o3 \/ G/ i2 A) W0 {$ ?[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。
$ v1 T9 e$ f) |& | Q; w. [) i" m其他块的字段含义请参考官方文档。 A2 S# X) |, o2 D# l
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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发表于 2022-9-11 21:05:03
