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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。5 \. T) ]' w% g1 H; m
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$EndComment包裹的块中。% Y. N( K& H: T( F2 y
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
& K2 Q0 H2 M& }6 p- VMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：. K3 o0 o# ?2 M: `- t7 D
[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：6 H) f1 N* { X3 L
$MeshFormat
: u9 C! |3 K1 @5 D/ @4 {$ Y/ f2 H2.2 0 8, E+ M! i& N' r. ?, `3 G$ c
$EndMeshFormat1 G- I/ o& ], B+ B% r' E' D% w, h
NodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。% Q" M. S- U, m# @9 L
一个典型的Nodes块：
9 k2 K5 h2 i% R* M! t$Nodes( H7 R# c g' a; @ g
4& z& X: H# `; ?) v
1 0.0 0.0 0.0
" j/ L$ }% w5 M2 1.0 0.0 0.0
& f& [; ?5 T4 l! w, X3 1.0 1.0 0.0 l# m F; p+ R& P7 @
4 0.0 1.0 0.0
5 |( I2 c( Q: i, b) F$EndNodes% y2 p# ]; D6 v3 `; U
Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。$ k8 y/ F, G& r1 ?
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：) S" |7 X4 S6 @0 K# A
网格数
d+ f! R* i, F: w( Q2 k网格编号 网格类型 tag数量 tag列表 顶点列表
) X0 D8 G( Q9 M, K/ k. p. S" X1 J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。
' w" d1 M+ F& i r: V0 q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! H- T3 E: R+ n: m9 p* x9 _$ [7 mGmsh支持的主要网格类型编号如下：
) u# @+ t! u/ k% N( }8 }1: 两个点组成的线段
8 p; q+ P3 B/ ^( L2：三个点组成的三角形3 {" b; e6 ~2 g9 d9 K
3：四个点组成的四边形1 U- q* j9 \/ P4 F& R
4：四个点组成的立方体( F* I' p# _! H( S" V" O% y
5：八个点组成的六面体5 H, m+ t9 }# a( @2 {2 P! v- k
6：六个点组成的棱柱3 W, Y0 T! j4 V4 i5 _* j4 O# D+ U
7：五个点组成的金字塔体
) Y) `. P+ u8 c) f; E& |( d+ ^% U. V8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
* c8 v, V- `+ x9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)/ F# E! ?1 v U: C- U
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)* s8 A) z7 ]# ~7 ?- J3 J) E
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
+ \6 V; D6 m- t8 \, b8 A12：27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)
/ n) L0 ~) x& W: ~13：18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)9 A( O k/ ?) o
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)
6 l$ ^7 G( O% T15：单个顶点
& w& `6 g ]8 K2 v' l' [16：8个顶点组成的二阶四边形 (4个顶点+4个边上顶点)
0 G3 j4 j0 p4 I* U9 ]5 A) L17：20个顶点组成的二阶六面体 (8个顶点+12个边上节点)
1 F9 t8 k+ {# u3 I5 n6 ?18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）, |: D# Q6 e& [
19：13个顶点组成的二阶金字塔 (5个顶点+8个边上节点).3 L4 T' ~! @$ h) V( J" K; L y* u
其他高阶网格定义请参考官方文档
4 |8 i7 x6 K- I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。8 i/ d- _, w8 g: w; `; K
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$Nodes块中的顶点编号。对于高阶网格单元，Gmsh按照如下顺序对顶点进行编号：1 c0 F/ C2 K; m8 W7 I. Q
[ol]单元的基本顶点每个边上的顶点每个面上的顶点体顶点[/ol]总体原则即：高阶网格顶点出现在低阶网格顶点之后。不能处理高阶网格的程序，只需要读取低阶网格顶点即可。
: B8 F$ O/ M) R) R4 s$ ^9 {其他块的字段含义请参考官方文档。5 T" o: V8 E" a; D* V
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
