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。
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$EndComment包裹的块中。
块格式返回目录以下对常见的各个块格式做说明。
- n3 p* C' m3 A) w6 b( K+ HMeshFormat$MeshFormat块给出三部分信息：
2 Z, T- O  ]+ X; T[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：
: h( J# K( H7 Y( V9 c# H" n$MeshFormat
2.2 0 8
$EndMeshFormat
NodesNodes块第一行为顶点总数，接下来每一行按照“顶点编号 X坐标 Y坐标 Z坐标”的格式定义一个顶点。Gmsh是三维网格生成器，二维顶点只需把Z坐标设置为常数即可。
2 @; I9 H+ U7 v) ~一个典型的Nodes块：
7 g8 t6 h3 P, t7 G' ~( h$Nodes
4
& E( e2 k. ^, x; A1 0.0 0.0 0.0
% J, U! L6 r3 \# q3 }/ s4 h5 `$ D2 1.0 0.0 0.0
& Z# O2 b4 k$ H: c3 ?7 E3 1.0 1.0 0.0
6 z) g4 [0 T7 i; M! o" _4 0.0 1.0 0.0
, h4 Z( X; M5 P+ p$EndNodes
. \) D- R/ m0 ~Elements注意：Gmsh默认Nodes块出现在Elements之前。
9 I* W! y. j5 p. r) y/ MElements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：
1 b& ]; v5 g' O2 G1 M. o  {网格数
+ O5 f' _* O$ n0 y2 l% j网格编号 网格类型 tag数量  tag列表   顶点列表
1 \/ g) h" N* U- i' n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$ U9 \$ o( mGmsh支持的主要网格类型编号如下：
6 m# T; ]' |5 C3 T% H3 g1: 两个点组成的线段
2：三个点组成的三角形
1 s# f6 |5 x) @/ f- ?! J& @3 D3：四个点组成的四边形
4：四个点组成的立方体
$ L* c2 [5 T  O' U' I1 Y4 W! u' ~5：八个点组成的六面体
6：六个点组成的棱柱
7：五个点组成的金字塔体
8：三个点组成的二阶线段 (2个起止顶点+1个边上顶点)
+ c/ M$ h( p3 H8 K. H9：六个点组成的二阶三角形 (3个顶点+3个边上顶点)
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)
11：10个点组成的二阶立方体 (4个顶点+6个边上顶点)
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)
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)
+ ]; x3 R% J& |% g5 T14：14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)
15：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)
' D8 s' H# V6 h4 S$ i8 l4 ?18：15个顶点组成的二阶棱柱(6个顶点+9个边上节点）
6 Z# n) ^/ z$ u  n4 X+ o8 w19：13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
" s" [/ D+ r% q# R$ o  a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。
; s+ \$ s/ V( l- H7 L4 a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。
+ _4 ^0 o% D$ i* Q' k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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