【网格生成】Gmsh快速入门教程 --1.图形化界面使用

初探

Gmsh软件的主界面如下图所示。通过点击菜单“File” -> "Open"可选择打开已经存在的几何模型或网格文件,初次使用可选择tutorial目录下的t1.geo文件。打开后效果如图所示,t1.geo描述的是一个长方体。

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接下来依次尝试左侧菜单栏的功能:Geometry(几何)、Mesh(求解器)。Solver模块需依赖外置求解器,不在本文介绍范围内。

Geometry

该菜单下是与几何相关的功能,如新增一个点/面、体,移动一个体等,具体功能很多可以在后续使用中逐渐尝试学习。本文仅介绍几个基础概念及常用功能。
Elementary entities: 单元实体,简单的来说界面上能看到的点、线、面、体,都可以称之为单元实体。
Physical Groups: 物理组,将单元实体划分到组内,主要是为后续求解服务。如同一材料的面,可以划分到一个物理组内。
Geometry kernel: 几何内核,实现几何模型存储转换的底层支持库。Built-in为gmsh自带内核功能比较有限;OpenCASCADE 为第三方几何内核,许多CAD软件如FreeCAD等,都是使用该内核功能更为强大。默认使用的是Built-in内核。
Add: 新增操作,对应Elementary entities/Physical Groups菜单下,可分别新增几何单元实体或者物理组。
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例如,在Geometry -> Elementary entities -> add 菜单下 选择Line,并在右侧视图中依次选择两个点,即可新增一条边。需注意的是,Built-in内核仅支持自底向上方式构建几何体,即“点-边-面-体”,OpenCASCADE 内核既支持自底向上方式,也支持直接定义一个完整的几何体。故add菜单下的Box、Sphere等仅支持在OpenCASCADE 内核状态下添加。
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Mesh

网格划分模块,也是Gmsh的核心功能模块。点击Mesh -> 1D可将几何体的边划分成为一维网格(边)。一维网格看起来不明显,可在右侧展示区点击鼠标右键 选择“Mesh visibility” 并勾选Nodes,即可看到原本的边被划分为许多小段。
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再点击 Mesh -> 2D ,可以看到长方体被划分为需多小三角形,即完成了二维网格生成的工作。
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同理可以通过Mesh -> 3D生成三维网格,为方便演示三维网格,我们可以新增一个立方体(Geometry -> Elementary entities -> add -> Box)。网格生成效果如下图所示。
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Save Mesh

通过顶部菜单 File -> Save Mesh 可将生成的网格持久化为文件,以便后续使用,默认保存格式为msh。

总结

本文以t1.geo示例为切入口,简要介绍了Gmsh几大模块的功能及简单使用方式,其中还有许多细节未涉及到。建议读者在使用过程中边摸索边学习,有不清楚的功能查时再看官方文档即可。Gmsh有详细的官方文档(约360页),足见其功能之强大,但是大多数内容初学者不需要了解,不需要通篇查看。

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