GMesh的Mesh操作面板介绍

GMesh操作面板介绍

Define

用于控制网格生成过程中各个单元的尺寸大小

“Size at points”选项允许您指定空间中某些点的尺寸大小。这些点可以是模型的几何结构中的点，也可以是在Gmsh中手动定义的点（使用“Point”命令）。在这种情况下，网格生成器将根据所选点的尺寸和网格密度参数在整个模型中生成对应的元素。点的大小可以通过在点周围创建圆形、球形或其他几何结构来调整。

“Size fields”选项允许您基于某些几何或物理参数在整个模型中定义元素大小。例如，您可以定义根据某些物理场的值、几何结构的角度或曲率等参数来指定元素大小。您可以使用Gmsh中提供的许多内置的尺寸字段，也可以根据需要定义自己的尺寸字段。

使用这两个选项，您可以根据不同的需求和情况对模型进行快速和精确的网格控制。但是，尺寸定义的不合理或不完善可能会导致网格畸变、计算精度降低等问题。因此，要谨慎选择和调整尺寸参数。

Embedded

用于支持建模中的固体体积域（即一个物体）内部包含另一个固体体积域（即一个洞穴）。也就是说，Embedded选项可以用于在一个固体中构造一个空穴，类似于雕塑中的穿孔效果。

在Gmsh中，Embedded选项需要配置两个独立的区域：外部固体体积域和内部固体体积域。您可以通过指定外部体积域的网格、定义普通的物理区域，激活Embedded选项，然后定义内部体积域的形状和大小等参数，来实现对模型的控制。

在内部体积域的定义中，可以使用一系列Gmsh的命令和选项来选择体积域的形状、位置、大小、旋转、变换、网格密度等参数。当您完成所有细节的定义后，网格生成器将自动在外部体积域内部生成一个与内部体积域形状和参数相对应的空穴，并输出完整的网格文件。

Embedded选项可以帮助建立各种具有复杂内部空间结构的模型，在数值计算和工程仿真中具有广泛的应用。但是，使用Embedded选项需要掌握一定的建模技巧和经验，并合理设置各种参数，以避免网格变形、计算误差等问题。

Transfinite

用于控制网格在某些方向上的变化。这个选项可以在网格的矩形区域上进行操作，将矩形分割成四个子区域，并在每个子区域上定义一个参数化函数，以控制这些区域的网格分辨率和形状。

在Gmsh中，当使用Transfinite选项时，用户可以指定一个矩形区域的四个顶点。这些点可以是几何结构中的点，也可以是在Gmsh中手动定义的点。网格生成器将自动基于这些点将区域分割成四个子区域，并在每个子区域上应用一个不同的参数化函数。这些函数的目的是定义在每个子区域内网格的分辨率和变化方式。

在默认情况下，每个子区域的参数化函数都是线性的，因此网格在此方向上按照相同的间距依次排列。如果需要不同的分辨率，您可以使用Gmsh中的另一个选项，如“Delaunay”或“Frontal”，来自行定义一个参数化函数。在使用不同的函数之后，每个子区域的间距和形状都将不同，并且可以更好地适应原始模型的形状和特征。

通过使用Transfinite选项和其他选项，Gmsh可以生成高质量、复杂的网格，可以用于许多不同的应用程序，如流体力学、结构力学、地球物理学和电磁学模拟等。

Compound

用于将多个实体组合成一个单一实体。在Gmsh中，一个实体是由一组表面组成的，而Compound选项允许用户将这些表面组合成一个更复杂的实体，以便更好地控制和处理模型。

例如，在建模一个三维管道系统时，可能需要将多个矩形和圆形的表面组合成一个管道系统。使用Compound选项，用户可以将这些表面组合成一个更大的实体，并在整个管道系统中进行网格生成和分区。

在使用Compound选项时，用户需要指定需要组合在一起的实体及其相对位置关系。为此，用户可以使用在Gmsh中定义实体时使用的各种命令和选项，例如“Surface Loop”、“Physical Surface"和"Boolean”。在将所有实体组合成一个实体后，用户可以对新实体执行各种操作，如设置物理参数、定义网格生成算法等。

Compound选项是Gmsh中一个非常有用的工具，可以将多个实体组合成一个更复杂的实体，以便更好地控制和处理模型。然而，在使用Compound选项时，用户需要注意设置正确的相对位置关系，以避免出现不必要的错误或偏差。

Recombine

用于控制网格生成算法及其结果。在Gmsh中，默认情况下，网格生成算法会对每个单元进行独立处理，而不考虑相邻单元之间的关系。这可能导致网格的不连续性和不光滑性，从而可能影响模拟结果的准确性。

使用“Recombine”选项后，Gmsh将使用一种更复杂的算法，根据相邻单元之间的关系自动优化和调整网格结构，以消除不光滑和不连续的情况。这样可以生成更高质量和更准确的网格，从而提高模拟结果的准确性和稳定性。

在Gmsh中，使用Recombine选项需要将实体划分为合适的四面体元或三角形元。然后，用户可以通过在Gmsh中输入命令“Mesh.Recombine”来激活该选项。在计算机对网格进行尝试重组之后，生成的网格将更平滑、更连续，更符合实际模型，并可以提高模拟结果的准确性和可靠性。

需要注意的是，在使用Recombine选项时，生成的网格可能会更加复杂，因此需要更多的计算时间和计算资源。此外，需要对模型进行适当的前处理和后处理，以避免可能出现的误差或偏差。

Experimental

Compute quad layout

用于对四边形网格中每个单元的布局进行计算和优化。该操作通过寻找最优的单元划分方式和单元方向，优化网格的质量和准确性。

该操作需要先在四边形网格上创建一个二次方程场来表示单元布局，然后再对该场进行计算和优化。可以通过选择不同的约束条件、划分方式和优化算法等参数，来获得不同的优化结果。优化结果包括单元的划分方式、单元方向和网格的质量评估等信息。

Convert old partitioning

用于将旧的网格分区文件（如METIS文件）转换为新的文件格式，从而在Gmsh中进行并行计算。

该操作可以将旧的网格分区文件（如METIS文件），转换成新的文件格式（如HDF5文件），以满足新的并行计算需求。转换后的新文件可以直接在Gmsh中使用，从而实现更高效、更准确的并行计算。

Optimize quad topology

用于优化网格拓扑结构的功能。它基于一种叫做“QP（Quadrilateral Pairing）优化”技术的算法，尝试将网格中的所有四边形元素优化为互相共享一个公共边界的四边形对（即两个四边形共享一个边界）。

优化quad topology可以提高四边形网格的质量，使四边形更加规则，同时提高计算效率。在使用之前，需要注意该功能是实验性质的，可能会带来一定的风险。同时，如果在优化过程中出现错误，可能需要手动进行拓扑结构修复。

Untangle Geometry

用于在二维网格中消除有歧义几何元素的实验性功能。当存在不符合几何定律的网格元素时，如非正定度、非亚音速条件等，Untangle Geometry将通过重置某些网格元素的位置和连接关系来更好地定义网格。在这个过程中，Untangle Geometry 可以保持网格的大部分拓扑结构，同时也可以重构网格中的一些区域以消除几何上的不连续性。