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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。
, z/ D" P! W4 q 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。
$ o5 W$ r" I/ e3 \/ U! c% ` 块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
0 d4 t6 C: c1 K, g$ K7 cMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
7 X( Z, J( d' g4 S) @[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：# W) J% q: F4 [. ~8 q ^5 R
$MeshFormat
' k) C8 v# _# y7 e2.2 0 8
6 ?; r. c) _: ~4 w; K, V3 X* N7 _$EndMeshFormat' e& c1 F1 U1 d; T! L0 c( ~
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。
. w" R* w9 A" D# t1 p# q一个典型的Nodes块：
) _# Z% n4 z, H0 k0 p! p8 \5 g- Y$Nodes
! X4 g9 r+ t# @) U4
8 _+ k" u: u; E. @( j3 a1 0.0 0.0 0.0 c! }. y3 p7 R+ v
2 1.0 0.0 0.0
- [ T4 Y2 _/ b E2 f4 U$ N" M& q3 1.0 1.0 0.0( M+ }) \; @- h: g1 E* O
4 0.0 1.0 0.0 D. M y, R5 R
$EndNodes
) M! g. m2 A# M, A4 t, r/ wElements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
' ]( k1 S/ v9 K/ g6 CElements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：
+ m- |* B: U5 i& C6 t+ P网格数
0 V4 L5 R4 f) S$ C网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表1 d) A k0 Y) z9 r9 q1 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。, B( Z9 u& }( T7 j |2 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。
- J3 _6 p* {7 t) }6 n) ]Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
. s) N4 { l! s% W3 |3 b1 d1: 两个点组成的线段
0 r7 ~# \0 O8 ^& d) N4 ] X2：三个点组成的三角形
7 s5 p3 L6 I3 \6 t6 r( K( P3：四个点组成的四边形
. u3 `" @! {3 u" M' N4：四个点组成的立方体
2 z8 @8 o- } n b$ L0 x5：八个点组成的六面体
7 `$ w( c# v" L! A. n6：六个点组成的棱柱. _( }8 F1 X& s# C2 r* w
7：五个点组成的金字塔体0 x4 o7 b" i& U( b6 O
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
) C+ |5 B) S! J& S9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
+ P7 U2 }; j: A" y% k* v, J& u/ n10：9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)
6 T% u6 g( \# L( p4 R11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)0 s, o4 j `# f) l: 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)
1 F/ B) x. r/ g. j* X& R+ j13：18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)! Q+ I9 T4 r- i+ y7 k
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)) ~; u: V: b1 w$ [$ W! w
15：单个顶点
' n8 t/ f/ ~* u16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
7 ~9 N3 I; A3 o$ ?0 a/ a3 Q17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
/ i; `; q$ p: U* l* L) d# P" S; U. q18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
8 x' a9 t1 \& f: k3 i+ l19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).( S9 W' j6 q5 g) y) }
其他高阶网格定义请参考官方文档' @0 R4 q- h2 r: O. [4 e: 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。0 L( ?1 K: H4 ?* j9 b' j, C
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：
) r. d$ c+ l+ E& H[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。8 n/ m9 q0 [' h6 y+ w/ B: R
其他块的字段含义请参考官方文档。1 ?0 l$ [5 z' s0 H; O
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
