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发表于 2022-9-11 21:05:03
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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。
+ M1 e( p$ W1 }3 U0 ?- \' [ 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$EndComment包裹的块中。' D; P* X$ X7 g- q( Z8 _2 a
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。) J: Y9 l, T+ f2 i" o1 X" t2 ?
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：9 W7 w/ v) m) _$ \& _! ]
[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：( j: {+ ]' Q1 o) ?* W
$MeshFormat
4 T; X5 l6 q! K2.2 0 83 H2 O; |8 g1 m9 ], L ?
$EndMeshFormat
) V0 p( y' t% I7 f; iNodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
0 e- L$ d A/ r' o( H/ [8 _ E- c/ T一个典型的Nodes块：
6 H. V5 G, c% o! B' u7 |) v$Nodes6 T- d* o4 e- J( f
4
E; P" L6 @+ a9 m1 0.0 0.0 0.0
+ D0 Y( {; d% M. s& C2 1.0 0.0 0.0
* ]! D, n3 E* E- D8 \8 p3 1.0 1.0 0.0
+ V! e( l6 a* s9 e. L8 A- x4 0.0 1.0 0.0. e5 l( g1 z( H
$EndNodes: V1 D4 O8 j8 f6 l5 X+ q/ K( y
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。5 f! l# ^+ L) J! c8 v
Elements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：7 y& J$ k5 o6 z1 Y# \+ h
网格数
7 D# G7 G5 l+ C& `网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表 }+ e+ D7 M( \) X' P! u0 h- }+ 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。
$ o. m$ ^( S8 p) D2 [0 }3 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。/ b+ f# X. G; c+ A% ~1 a% ?3 i
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
7 X3 h$ d7 ~0 a- F G1: 两个点组成的线段5 k1 K5 x7 k( ^4 e5 t7 z+ s) R
2：三个点组成的三角形4 ?, M& D( N+ S. A! B- C
3：四个点组成的四边形3 K7 ^6 r7 _; s1 ]. G, J
4：四个点组成的立方体
+ f. `2 [/ S+ ~, s' g+ c5：八个点组成的六面体2 b6 v; J! Z1 r3 C# w
6：六个点组成的棱柱
! I8 ]& g. @/ y5 B6 C6 J3 K7：五个点组成的金字塔体+ e6 ^8 U b$ e" J1 B$ i2 H6 W
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
% @6 d" o* \, N4 p" P$ p" Y9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)5 n& Z+ a/ U3 |! f |. b
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)' {1 o+ E2 c# i; b1 ]
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
1 y# E ~: b9 e% D. c12：27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)
! T. m3 [$ d. e) l8 f/ N13：18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)1 c8 O5 _& v5 g* {3 h
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). `! e2 _9 q* e- R# W" e: S
15：单个顶点
# A' M% d( R5 t6 v6 ]; J16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点) K, h( b- a% T4 P, S( N' b
17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
. [- E# I, A. x/ w7 W18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）( A5 L6 @2 W$ _& ] o
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).8 ^, v5 w+ N) @4 t
其他高阶网格定义请参考官方文档
7 U) b! Z& e7 X4 E( D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。
' s2 _. A4 p0 p0 u% `; O: r& P- 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：
/ U2 [1 P1 J" X# n% N8 ][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。7 W5 k K% u3 ]/ T, W( }
其他块的字段含义请参考官方文档。1 Z4 Q- m3 f7 P" S7 r) \
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。% j7 {1 T1 y2 C q) O3 C7 R# @3 M
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