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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。6 S1 a6 j3 N0 c
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$EndComment包裹的块中。! `0 z9 _! E4 V0 D" z
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。4 t: l, G/ v0 y9 ]0 |8 n
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
% A8 C N/ ]/ C3 D' P[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：8 P1 ^. C% U. V0 i4 A/ l0 g
$MeshFormat- ]2 @& T' Y) @8 w2 F
2.2 0 8
& O; ?2 f, p, e$ R: n$EndMeshFormat
. Y# _7 |, I' _0 lNodesNodes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 q4 [* L; B4 X
一个典型的Nodes块：0 Y; S# v' @0 k; l
$Nodes
. {0 Z, o0 J. {$ g$ T48 J3 A, O4 M: V
1 0.0 0.0 0.0/ H0 |% _- P. n$ `' B5 R. `, M
2 1.0 0.0 0.0) w- q+ j: A- Z/ N4 R# t) Y
3 1.0 1.0 0.0
2 v2 [8 N- ^3 r8 q7 x8 Y" y4 0.0 1.0 0.0; f8 g* O# t2 C: V- e
$EndNodes' q% i$ J# y; v& n
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。8 p# |) l5 \$ G% o* m+ J7 K* o Q
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：2 I) {7 L% c& L( G5 [- u: S
网格数" q: M5 |" A# g
网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表: I2 i5 D9 k3 O( _. 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。
7 {0 _# | y9 u4 C& V# Q( b- S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。% ^' P/ P3 a6 \( ^- N9 J f' Y
Gmsh支持的主要网格类型编号如下：
c3 @, ~! I# B$ s# u& ~# T1: 两个点组成的线段7 Q/ g# C2 j6 P8 m
2：三个点组成的三角形
4 a& C- S) B( \# Z8 d6 {) h2 c3：四个点组成的四边形- Q! u2 y/ ] S. W; D q: v
4：四个点组成的立方体& g# E& X& }$ m9 M6 h8 y5 d5 g1 R
5：八个点组成的六面体
[$ t. D& v7 x% B# T& W) A6：六个点组成的棱柱
1 M5 d* x- z1 P6 j7：五个点组成的金字塔体
" Q5 d/ i& q7 V- Q4 L. Z8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点); i; i9 ?* }& j- X; E( K
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)- X& N* v: k7 k) ~4 i
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)% F' v/ H. n, E$ e4 }/ p# m
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
4 W$ g9 r# y: U12：27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)
3 g, F8 J( @' g; T% `2 ]% R+ r+ s! u13：18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)
. H% |2 ?/ W; c% f% f14：14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)
) S8 m$ {9 `* d2 X" s2 w15：单个顶点5 n D6 j/ Y8 c2 T/ G
16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
8 N( n5 q$ K+ h4 K) S; P1 T/ X) x17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
( g+ w+ D0 o" b4 U$ O18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）1 M5 I3 O# u) W% C" A# v9 j0 a. E
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).; x) ]6 Z1 U/ F; k
其他高阶网格定义请参考官方文档
3 T5 F/ b4 N) v) I& D6 U1 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。- n8 \+ }$ n* s9 B( d. L
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：
1 h6 ?' @! Z6 e- k[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。
0 n+ b- D& j! o t! f% C其他块的字段含义请参考官方文档。$ C* W0 F; E6 _ B3 [
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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