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。
* a, b9 j! f4 B! X4 B 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$EndComment包裹的块中。
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
MeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
& e% O$ _( h1 e8 h5 u7 ][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
5 u! X. X+ `( z% I) d8 e) q% P2.2 0 8
$EndMeshFormat
NodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
) u0 _$ a- w3 s, M一个典型的Nodes块：
$Nodes
3 Q* o/ R" h& v9 L  _5 O4
1 0.0 0.0 0.0
2 1.0 0.0 0.0
: J) x8 n- C5 e3 j1 X2 Y3 1.0 1.0 0.0
4 0.0 1.0 0.0
$EndNodes
) Z( J5 T7 L8 \. J- U6 n* ~0 hElements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
Elements块是网格中最关键的块，也是结构定义相对复杂的块。Elements块的结构如下：
- b; H! h4 I4 c( H网格数
0 `# l& R' h' H- H9 j( X( d- g网格编号 网格类型 tag数量  tag列表   顶点列表
+ D8 D3 C, f& R# _8 v' C2 T网格单元的顶点数由单元类型决定，因此定义行中未出现顶点数字段。
理论上，网格的顶点数和tag数可以是不小于0的任意整数，所以定义网格单元的行长度不固定，单元可能有不同数量的tag以及顶点。
/ R; D0 M1 u$ O$ s' S: H: CGmsh支持的主要网格类型编号如下：
1: 两个点组成的线段
2：三个点组成的三角形
8 Q- H0 q9 E' i3：四个点组成的四边形
3 c0 U7 @+ a$ h; r' M3 L4：四个点组成的立方体
# O0 P5 K5 q8 [" q5 h6 z0 V5：八个点组成的六面体
6：六个点组成的棱柱
: `1 x, O, h4 x7 ?0 T! H, ?8 H9 A+ u( o7：五个点组成的金字塔体
7 ?5 A2 v/ }. }1 j6 h8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
  y& z0 J4 {9 |& X10：9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)
$ p9 d' v2 U1 s3 d7 L  @4 ~11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
. v  X* {, o! t7 I, g1 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)
4 C+ H* Z# w+ E* `9 e- @; d; B' A* D13：18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)
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)
( m8 u+ p+ p. I3 b- {1 E" B! H15：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)
18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).
其他高阶网格定义请参考官方文档
- e" Q3 I, e' H+ _- O) ]- w9 E" r) O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。
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。
, e! a6 L4 g3 j1 k3 ?' \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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