gmsh生成非结构网格详解(之一)
gmsh使用手册
gmsh使用手册【原创版】目录1.GMSH 简介2.GMSH 功能3.GMSH 的使用方法4.GMSH 的优点与局限性5.总结正文1.GMSH 简介GMSH（Geometric Modeling and Solidification Analysis Handbook）是一款功能强大的几何建模与凝固分析软件，主要用于铸造行业的模具设计、模拟和分析。
它为用户提供了一整套从几何建模、网格划分、模拟计算到结果可视化的解决方案，广泛应用于我国铸造业的各个领域。
2.GMSH 功能（1）强大的几何建模功能：GMSH 可以轻松创建复杂的三维几何模型，支持多种建模方式，如参数化建模、自顶向下建模等。
（2）自动网格划分：GMSH 可以根据模型的特征自动进行网格划分，用户可以自定义网格类型、尺寸等参数。
（3）多样化的模拟计算：GMSH 支持多种物理场的模拟计算，如热传导、流动、固化等，可以模拟多种铸造工艺过程。
（4）结果可视化：GMSH 可以将模拟结果以直观的图形方式展示，便于用户分析和验证。
3.GMSH 的使用方法（1）安装与启动：首先需要下载并安装 GMSH 软件，然后启动软件，进入主界面。
（2）创建模型：用户可以通过菜单栏选择相应的功能模块，创建所需的几何模型。
（3）网格划分：在模型创建完成后，需要对模型进行网格划分。
GMSH 会自动根据模型特征进行网格划分，用户可以自定义网格参数。
（4）设置物理场：选择所需的物理场模拟类型，如热传导、流动等，设置相关参数。
（5）运行模拟：设置好所有参数后，点击运行按钮开始模拟计算。
（6）结果分析：模拟完成后，GMSH 会将结果以图形方式展示，用户可以进行分析和验证。
4.GMSH 的优点与局限性优点：（1）易学易用：GMSH 界面友好，操作简单，用户上手较快。
（2）功能强大：GMSH 涵盖了几何建模、网格划分、模拟计算等多个方面的功能，满足铸造行业的多种需求。
（3）结果可视化：GMSH 可以将模拟结果以直观的图形方式展示，便于用户分析和验证。
gmsh使用手册
gmsh使用手册Gmsh是一款功能强大的开源有限元网格生成软件，它被广泛用于科学计算和工程领域。
本手册旨在为用户提供关于Gmsh的详细使用指南，帮助他们充分发挥该软件的潜力。
以下是对Gmsh的介绍、安装及使用的详细说明。
一、简介Gmsh是一款开源的有限元网格生成器和后处理软件。
它支持多种几何建模方式，如几何实体、几何变换和几何操作等。
Gmsh提供了丰富多样的几何编辑功能，用户可以通过图形界面或Gmsh命令语言进行交互式几何模型定义。
同时，Gmsh还支持多种文件格式的导入和导出，方便与其他软件进行数据交换。
二、安装Gmsh的安装非常简便。
用户只需访问Gmsh官方网站，下载对应操作系统的安装包，并按照安装向导的指示进行安装即可。
Gmsh提供了Windows、Mac和Linux等操作系统的安装版本，兼容性非常好。
三、基本操作3.1 添加几何实体在Gmsh中，用户可以通过添加几何实体来构建几何模型。
可以通过鼠标点击、输入坐标或使用参数方程等方式来创建几何实体。
Gmsh支持点、线、圆、多边形、曲面和体等多种几何实体的创建。
3.2 定义物理实体定义物理实体是为了在有限元分析中给不同的区域赋予不同的材料属性、边界条件等。
用户可以通过选择几何实体并为其指定物理实体属性来定义物理实体。
Gmsh中的物理实体可以是体、曲面、线或点等。
3.3 生成网格生成网格是Gmsh的核心功能之一。
在定义完几何实体和物理实体后，用户可以选择合适的网格生成算法，并设置网格参数进行网格生成。
Gmsh支持多种网格生成算法，包括划分法、剖分法和适应性网格生成等。
3.4 后处理除了生成网格，Gmsh还提供了丰富的后处理功能，如结果的可视化和输出。
用户可以通过设置后处理参数，包括颜色映射、轮廓线和位移矢量等，来对有限元分析结果进行可视化处理。
同时，Gmsh还支持将结果输出为常见格式的文件，以便在其他软件中进行进一步分析。
四、高级功能4.1 Gmsh命令语言Gmsh提供了命令行界面和Gmsh命令语言，用于批处理和自动化脚本编写。
gmsh学习——基础
gmsh学习——基础鼠标操作左键旋转、选择。
Ctrl＋左键套索缩放或开始套索选择/取消选择中键缩放、取消选择、接受套索缩放或套索取消选择Ctrl＋中键正交显示右键平移，取消套索缩放或套索选择/取消选择，弹出后处理菜单Ctrl＋右键重新设置缺省视图（误操作后恢复视图用）脚本脚本使用C和C++风格注释。
两种常数类型，real和string，没有整数类型。
用户定义函数没有参数，call语句等价于在调用位置插入语句，函数中可以包含任意Gmsh命令，用Return命令结束定义。
Gmsh脚本的缺点是所有变量全局可见。
网格划分目前2D无结构网格有3种算法，3D无结构网格有2种算法。
所有的2D无结构算法先用所有1D网格的点构造Delaunay网格，丢失的边用edge swaps算法恢复，经过这步初始步骤后可以选择3种算法生成网格，这3种算法评价如下稳定性性能单元质量MeshAdapt 1 3 2Delaunay 2 1 2Frontal 3 2 1复杂曲面生成网格最好选择MeshAdapt，而生成网格质量重要时可以用Frontal算法，生成大规模平面网格时Delaunay算法最快。
3D网格算法有“T etgen+Delaunay”和“Netgen”，前一种算法稳定且最快，但是这个算法有时修改表面网格，因此不适合生成混合网格和无结构网格，此时需要用Netgen算法，两种算法网格质量差不多，如果单元质量比较重要应该用优化算法进行优化。
文件格式MSH格式保存网格和相关的后处理数据，可以是文本格式或二进制格式。
$MeshFormat中为附加信息，后面有节点$Nodes、单元$Elements、region名称$PhysicalName、后处理数据（$NodeData，$ElementData，$ElementNodeData）。
非关键字开头的部分被忽略，因此可以在类似$Comments/$EndComments部分加入注释。
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gmsh使用手册摘要：一、GMSH 简介1.GMSH 的发展历程2.GMSH 的应用领域二、GMSH 的基本操作1.创建模型2.修改模型3.分析模型三、GMSH 的高级功能1.三维模型的创建与编辑2.网格划分3.模型的求解与后处理四、GMSH 的应用实例1.二维模型的应用实例2.三维模型的应用实例正文：GMSH 是一款功能强大的三维建模与分析软件，广泛应用于机械、航空航天、汽车制造、建筑等领域。
本篇文章将为您介绍GMSH 的使用手册，帮助您更好地掌握和运用这一工具。
一、GMSH 简介GMSH（Générateur de Maillage et Solide pour Hauteur de Modèle 3D，3D 模型高度网格生成与实体生成器）是一款开源的三维建模与分析软件。
自1996 年问世以来，GMSH 已经经历了多个版本的更新，功能日益完善。
它不仅支持创建和编辑三维模型，还可以进行网格划分、模型求解和后处理分析。
GMSH 具有丰富的图形界面和命令行操作，方便用户进行各种复杂模型的创建与分析。
二、GMSH 的基本操作1.创建模型在GMSH 中，用户可以通过绘制二维图形或导入现有模型来创建三维模型。
此外，GMSH 还支持从其他软件（如Autodesk Inventor、SolidWorks 等）中直接导入模型。
2.修改模型GMSH 提供了丰富的模型修改功能，用户可以对模型进行移动、旋转、缩放等操作，还可以通过拉伸、偏移、布尔运算等方法对模型进行修改。
3.分析模型GMSH 支持多种分析方法，如几何分析、网格划分、模型的求解和后处理分析。
用户可以根据需要选择相应的分析功能，对模型进行深入的分析和研究。
三、GMSH 的高级功能1.三维模型的创建与编辑GMSH 提供了丰富的三维建模工具，用户可以通过绘制基本图形、使用修改器、应用材质和纹理等方法创建和编辑三维模型。
2.网格划分GMSH 支持自动和手动网格划分，可以根据模型的形状和尺寸自动创建高质量的网格。
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gmsh使用手册（原创实用版）目录1.GMSH 简介2.GMSH 的功能和特点3.GMSH 的使用方法和技巧4.GMSH 的适用领域和应用案例5.GMSH 的未来发展趋势和展望正文1.GMSH 简介GMSH（Geometric Modeling and Solidification Analysis Handbook）是一款专业的几何建模与凝固分析软件，主要用于铸造行业的模具设计、分析及制造。
GMSH 凭借其强大的功能和易用性，在业界享有盛誉。
2.GMSH 的功能和特点（1）全面的几何建模功能：GMSH 可以轻松地创建、编辑和修改各种3D 几何体，支持的文件格式包括 IGES、STEP、Parasolid 等。
（2）高效的凝固分析能力：GMSH 采用基于有限元的分析方法，可以精确地模拟金属在凝固过程中的温度分布、应力应变等情况。
（3）实用的模拟功能：GMSH 提供多种模拟功能，如充型、凝固、应力分析等，帮助用户预测和优化模具设计。
（4）易用的用户界面：GMSH 采用直观的用户界面，用户可以轻松上手并进行各种操作。
3.GMSH 的使用方法和技巧（1）安装 GMSH：首先需要从官方网站下载并安装 GMSH 软件。
（2）创建模型：在 GMSH 中，用户可以利用各种建模工具创建所需的 3D 模型。
（3）导入模型：将创建好的模型导入 GMSH 中，并设置相关参数。
（4）进行模拟：根据需求选择合适的模拟功能，如充型、凝固等，并设置模拟参数。
（5）分析结果：模拟完成后，用户可以利用 GMSH 的直观界面查看和分析结果。
4.GMSH 的适用领域和应用案例GMSH 广泛应用于铸造、模具制造、汽车制造、航空航天等行业。
例如，在铸造行业中，GMSH 可以用于预测金属在模具中的流动情况，从而优化模具设计；在汽车制造行业中，GMSH 可以用于模拟发动机缸体的充型过程，以提高生产效率。
5.GMSH 的未来发展趋势和展望随着科技的不断发展，GMSH 将不断完善和优化，为用户提供更多实用功能。
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gmsh使用手册（最新版）目录1.GMSH 简介2.GMSH 的功能3.GMSH 的使用方法4.GMSH 的优缺点5.GMSH 的未来发展正文1.GMSH 简介GMSH 是一种用于材料科学研究的软件工具，主要用于进行晶体结构建模和模拟。
它可以处理各种晶体结构，包括晶体的弹性、塑性、热力学等性质。
GMSH 的开发者是德国的 DFG（德国研究基金会）和法国的 CNRS （法国国家科学研究中心），这使得它在材料科学领域具有高度的权威性。
2.GMSH 的功能GMSH 的主要功能包括以下几个方面：（1）晶体结构建模：GMSH 可以创建、编辑和优化晶体结构模型，支持多种晶体空间群，包括简单和复杂晶体结构。
（2）模拟计算：GMSH 可以进行各种模拟计算，如弹性模量、泊松比、晶体结构稳定性等。
（3）热力学计算：GMSH 可以进行热力学计算，包括熵、自由能、相图等。
（4）材料性能分析：GMSH 可以分析材料的各种性能，如导电性、光学性能、力学性能等。
3.GMSH 的使用方法GMSH 的使用方法相对简单，用户可以通过图形界面进行操作，也可以通过命令行进行操作。
用户需要首先创建一个晶体结构模型，然后进行模拟计算。
在计算过程中，用户可以设置各种参数，如温度、压力等，以获得所需的结果。
4.GMSH 的优缺点GMSH 的优点包括：（1）功能强大：GMSH 可以进行各种晶体结构建模和模拟计算，满足科研人员的需求。
（2）易用性高：GMSH 的图形界面操作简单，用户可以快速上手。
（3）权威性高：GMSH 的开发者是德国和法国的权威科研机构，使得它在材料科学领域具有高度的权威性。
GMSH 的缺点包括：（1）需要专业知识：用户需要具备一定的材料科学和计算机编程知识，才能充分利用 GMSH 的功能。
（2）计算时间较长：GMSH 的模拟计算需要较长时间，对计算机硬件要求较高。
5.GMSH 的未来发展随着材料科学的发展，GMSH 将不断完善和升级，以满足科研人员的需求。
10第十讲 非结构网格生成方法
非网格生成原理非结构网格的生成，以二维三角形网格为例•Voronoi 图，又叫泰森多边形或Dirichlet 图，它是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。
Voronoi 图3V4、v6、v8、v7、v5组成的多边形内的点到7点的距离最小(相对于其它1、2、…)。
由这些多边形组成的图为Voronoi图•Voronoi图定义是：假设V＝(v1,v2,…..,vn)，N＞3是欧几里德平面上的一个点集，并且这些点三点不共线，四点不共圆。
用d(vi，vj)表示点vi，vj间的欧几里德距离。
设x为平面上的点，则区域V(i)=(xE2|d(x,vi)<=d(x,vj),j=1,2,….,N, ji)称为Voronoi多边形(V—多边形)。
各点的V－多边形共同组成Voronoi图。
Voronoi 图和Delaunay 三角网Delaunay三角网•Delaunay三角网的定义是：有公共边的Voronoi 多边形称为相邻的Voronoi多边形。
连接所有相邻的Voronoi多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。
•Delaunay三角网是Voronoi图的伴生图形Delaunay三角形（粗线）和V oronoi多边形（细线）5Delaunay三角网与Voronoi图Delaunay三角网的唯一性；没有任何其它三角形顶点在三角形的外接圆内部，反之，如果一个三角网满足此条件，那么它就是Delaunay三角网； Delaunay三角网中的三角形最接近于等边三角形Delaunay三角网有以下特性：Delaunay三角网的特性（空外接圆）•空外接圆性质：在由点集V所形成的Delaunay三角网中，其每个三角形的外接圆均不包含点集V中的其它任意点；•空外接圆性质也称为circle准则，是点集中每三个点所构成的三角形成为Delaunay三角形的充要条件。
空外接圆特性circle 准则示意图,图(b)正确Delaunay三角网更接近于等边三角形•最大的最小角度性质：在由点集V 所能形成的三角网中，Delaunay 三角网中三角形的最小角度是最大的。
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Unstructure Mesh 解析
Unstructure Mesh 是指在三维计算领域中，使用非规则网格结构来描述物体的形状和空间信息。
相较于规则网格结构，非规则网格能够更
加精确地刻画物体表面的形状，以及不规则的内部结构和空洞。
同时，非规则网格还具备灵活性高、适应性广、便于变形等优点，有利于实
现更加复杂的三维计算和仿真操作。
在实际应用中，Unstructure Mesh 通常由三角形面片或四面体网格组成。
这种非规则网格结构的使用范围较广，如有限元分析、流体力学
仿真、计算机视觉、机器人学、虚拟现实等领域。
对于带有复杂几何
形状的物体建模，Unstructure Mesh 能够更好地进行表达，同时还能够解决一些传统建模方法无法解决的问题。
在建立 Unstructure Mesh 的过程中，一般需要通过网格生成算法来
进行，常用的算法有：Deluanay 三角化算法、Voronoi 图算法等。
网格生成的结果需要进行优化和调整，主要包括：网格单元切割、光
滑处理、去除无效单元等。
此外，Unstructure Mesh 的存储和读取也需要相应的工具和技术。
总的来说，Unstructure Mesh 是目前三维计算领域中不可或缺的一部分，它为实现更加精确、快速、高效的三维计算能力提供了基础支持，并有着广泛的应用前景。
因此，对于计算机科学等相关专业的学习者
来说，Unstructure Mesh 的学习是值得推荐的。
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Gmsh 生成非结构网格详解（之一）
在流体计算中，我们经常要生成二维非结构网格。
利用Gmsh软件可以快速生成，我们下面可以看一个例子，例子在gmsh的tutorial目录中：
下面是t4.geo的完整说明：
Line Loop(23) = {11,-12,13,14,1,2,-3,4,5,6,7,-8,9,10}; Plane Surface(24) = {23,21};
Physical Surface(1) = {22};
Physical Surface(2) = {24};
运行gmsh,加载t4.geo后选择Tools Options。
在右边的Point Numbers上打钩，得到下面的图
同样的方式可以在Line Numbers、Surface Numbers、Volume Numners上打钩，可以看到每个对象的编号。
现在可以生成二维网格了，选择Mesh->2D
注意，这里的网格包括了洞内的网格，这是因为我们定义了2个Physical Surface,分别是“22”和“24”。
生成的网格包括了这两个面的信息。
当你与计算程序连接的时候，对网格的相关信息要进行处理。
在图上看的时候，你可以选择Tools->Visibility 如果你只想看“24”的话，
就会出现下面的结果。
以上就是一个二维非结构网格生成的完整过程，建议大家根据t4.geo的描述，搞清楚每个点/线/面的定义方式。
才能生成自己想要的网格。