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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。
7 h7 W7 Q# Q- H) i' s) 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$EndComment包裹的块中。9 w& `- Z E* x3 F: w5 }/ Z0 Z2 ^
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。6 d A S: n/ v% \3 {0 F) H& ]- r
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
& }7 K/ n$ A. B; a0 H- A9 r[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：/ S M, O+ \4 _' c
$MeshFormat% E+ l0 x- ~* y) }1 e/ x
2.2 0 8
7 B0 y( A( K! F, n6 S7 B$EndMeshFormat
0 w ?& e" O! 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。
. w1 x' n9 E6 |4 O% _一个典型的Nodes块：
! i. k# K a3 N4 h0 W$Nodes
1 e) l5 Z8 m& X' E0 [- W41 {& A& a& k7 [/ Q
1 0.0 0.0 0.01 ^( F8 b! y; V( e+ ~0 g! O8 e# z/ h
2 1.0 0.0 0.01 \ K; H3 ~& c( }
3 1.0 1.0 0.02 a; G. s6 d) p+ q$ d. @4 k9 ]
4 0.0 1.0 0.0
( r7 E6 n& _/ S5 |0 X$EndNodes6 _! Q3 |; v( E, {
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。( _% \3 ^/ f7 K
Elements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：# ]1 t* Z% y. Y; R) P
网格数: A3 q* J2 G5 [ D9 l/ Y5 m" \3 i
网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表 w! K& z: {+ k# h
网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。3 j0 J- J3 {& |# |8 f& p4 G% t
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。$ ]* \% U3 G; v8 p. g5 f! Q1 }4 p
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：! z. e: Q8 {$ ?
1: 两个点组成的线段( N7 h( r* w% y; @6 x2 S
2：三个点组成的三角形1 {" k6 q2 v8 S8 _$ {: N
3：四个点组成的四边形
/ I2 P" q1 M7 H0 \& b, B4：四个点组成的立方体
3 Q* D7 N0 R6 }0 N5：八个点组成的六面体
. f) R) W1 m8 y |( f6：六个点组成的棱柱! y' ?( ]5 J+ `
7：五个点组成的金字塔体+ H8 q3 M( V& N8 g/ l0 D
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点), c/ f! b* M+ Y( d# H
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)1 s& R) ?( k+ k$ k M
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)
8 Z" q3 n' }1 w/ p& X+ z$ \* q11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)$ p/ w3 m4 r6 E, F) b/ A/ s& j
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)! e" c3 s: b7 T, 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 h$ B! i" K' i; d
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)# i; \3 @$ ^2 W, T
15：单个顶点
3 X1 K: g& h" t: h$ n, a16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)6 ]7 Z5 i: A6 {$ k
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)- X7 Q T& A2 e9 W
18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
5 U/ `& h: A6 s! N4 W! |& l19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).
2 L, k; Q! r% ?其他高阶网格定义请参考官方文档
: H: w* W; K! C9 R3 m0 M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。
6 e/ \; c0 c$ S8 r& @0 H% _* P# H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：6 j/ e f8 Y( C! L4 j
[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。1 D+ L* `+ s2 E
其他块的字段含义请参考官方文档。! S' g) ]- d+ ^( l" z
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
