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。
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$EndComment包裹的块中。
/ U3 n, o& {9 I6 g/ v5 N3 ?# [ 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
[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：
$MeshFormat
- _: G/ `8 W8 N. v' Z- L- Y2.2 0 8
$EndMeshFormat
& n* c8 {* V2 I1 d3 @) k$ @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。
一个典型的Nodes块：
$Nodes
4
: U% {2 T9 a" q6 N' N; n. l1 0.0 0.0 0.0
2 1.0 0.0 0.0
3 1.0 1.0 0.0
4 0.0 1.0 0.0
. c, u$ l" c: F! U# a9 w( ?" [$EndNodes
: \- \' u8 z4 U0 JElements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
# {- W7 @7 K' l% }; g: EElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：
网格数
网格编号 网格类型 tag数量  tag列表   顶点列表
0 `1 f# o0 O3 S! f# H6 j) w网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
& m/ h& t* j( v" P; S0 }& q1: 两个点组成的线段
2：三个点组成的三角形
' H; q9 @& u; i8 P* A$ ?) R3：四个点组成的四边形
3 W5 U) D. n# z+ q  y4：四个点组成的立方体
1 A4 r& L6 Z+ l' G5：八个点组成的六面体
6：六个点组成的棱柱
7：五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)
) N" [; x8 j3 V. |# {- ^( j9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
1 w( f7 |) V4 q10：9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& f) h( s11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
( K0 b3 a" @$ ^  V8 v+ G12：27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)
$ U! P; J+ B6 U( T13：18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)
; _0 f6 n0 F/ r+ P& F4 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)
9 L$ `* `+ y3 U; J15：单个顶点
16：8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)
/ M7 r" X9 [9 C5 v. j6 v# p18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
+ ?+ K; y* Z3 q. U  w) _1 z3 l/ \6 r19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).
/ G. E- Y8 @) J5 q% Y其他高阶网格定义请参考官方文档
, ^8 M/ z9 g+ _0 P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。
# N9 ^. h8 {( u7 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：
[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。
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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