Plot3d 格数据格式

在计算流体力学中，PLOT3D文件格式是用于存储 格和结果数据的标准文件格式。PLOT3D是由NASA艾姆斯研究中心于1982年由Pieter Buning创建的，至今仍是一种常用的文件格式。它只能存储结构化 格。结构化 格允许随机访问，即通过知道块编 、i位置、j位置和k位置，可以提取任何 格点值或结果值。此外，给定任何值的位置，可以确定块编 、i位置、j位置和k位置。这使得迭代一系列体积元素并计算CFD分析所需的所有属性变得简单。

可能存在包含不同类型辅助数据的其他文件。

“格式化”FORTRAN（ASCII文本）数据文件通常在行尾使用CR-LF（0x0d 0x0a）分隔符，但换行符取决于实现。“未格式化”FORTRAN（二进制）文件的变量排列顺序相同，但通常缺少分隔符，如换行符。二进制格式将取决于实现和机器。

一个多块、三维Q文件以一个整数开始，表示它自己行上的块M的数量。接下来的M行包含每个块的三个整数，它们给出了每个块的i、j和k维度大小。接下来将读取M块。每个块以包含四个浮点值、自由流马赫数、自由流迎角、自由流雷诺数和时间的线开始。块的其余部分包含在i、j、k、m（块索引）和最外层n上迭代的值，后者通过5个部分、密度、动量的3个分量，最后是能量进行计数。

此外，可以简化格式，以便只分析二维问题或省略iBlank参数。iBlank参数指示单元是物理单元还是非物理单元。例如，如果两个PLOT3D 格相交，一个是飞机机身，另一个是机翼，则不应分析内部单元。这些是iBlank单元格，值为0。

总结：

PLOT3D是一个计算机图形程序，旨在可视化计算流体力学的 格和解决方案。

PLOT3D文件可以是ASCII, 也可是Fortran unformatted 或 C binary形式。
PLOT3D文件分为 格文件(XYZ 文件), 空气动力学结果文件 (Q 文件)和通用结果文件(函数文件 + 函数名称文件)。 格文件中可加入所谓的IBlank参数。

IBlank参数的定义：
IBlank是在每一 格点上给出的一个正数值，定义如下：
0 – 计算域之外，非流体点
1 – 正常点
2 – 固面边界点
负数 – 分块 格界面点，其数值为相邻 格块的块

以下为各文件使用FORTRAN读入的语句，所有文件均为无格式文件。

格文件（XYZ文件）：

XYZ 文件, 单块（single-block）:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX,KMAX
READ(IUNIT) (((X(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),&
            (((Y(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),&
            (((Z(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX)

XYZ 文件, 单块（single-block）, 加 IBlank:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX,KMAX
READ(IUNIT) (((X(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),&
            (((Y(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),&
            (((Z(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),&
            (((IBLANK(I,J,K),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX)

XYZ 文件, 二维, 单块（single-block）:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX
READ(IUNIT) ((X(I,J),I=1,IMAX),J=1,JMAX),&
            ((Y(I,J),I=1,IMAX),J=1,JMAX)

XYZ 文件, 多块（multi-block）
READ(IUNIT) NBLOCK
READ(IUNIT) (IMAX(N),JMAX(N),KMAX(N),N=1,NBLOCK)
DO N=1,NBLOCK
READ(IUNIT) (((X(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),&
            (((Y(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),&
            (((Z(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N))
ENDDO

XYZ 文件, 多块（multi-block）, 加 IBlank:
READ(IUNIT) NBLOCK
READ(IUNIT) (IMAX(N),JMAX(N),KMAX(N),N=1,NBLOCK)
DO N=1,NBLOCK
READ(IUNIT) (((X(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),&
            (((Y(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),&
            (((Z(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),&
            (((IBLANK(I,J,K),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N))
ENDDO

XYZ 文件, 二维, 多块（multi-block）
READ(IUNIT) NBLOCK
READ(IUNIT) (IMAX(N),JMAX(N),N=1,NBLOCK)
DO N=1,NBLOCK
READ(IUNIT) ((X(I,J),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),&
            ((Y(I,J),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N))
ENDDO

空气动力学结果文件 (Q 文件)(Q 文件定义过窄，现已很少使用。):

Q 文件专为外流空气动力学设计，对三维流动，数组变量如下：
Q1 – 无量纲 密度
Q2 – 无量纲 X-动量
Q3 – 无量纲 Y-动量
Q4 – 无量纲 Z-动量
Q5 – 无量纲 总能
另加4个参数：
FSMACH – 自由流马赫数
ALPHA  –  攻角
RE   – 雷诺数
TIME  – 时间

Q 文件, 单块（single-block）:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX,KMAX
READ(IUNIT) FSMACH,ALPHA,RE,TIME
READ(IUNIT) ((((Q(I,J,K,M),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),M=1,5)

Q 文件, 二维, 单块（single-block）:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX
READ(IUNIT) FSMACH,ALPHA,RE,TIME
READ(IUNIT) (((Q(I,J,M),I=1,IMAX),J=1,JMAX),M=1,4)

Q 文件, 多块（multi-block）:
READ(IUNIT) NBLOCK
READ(IUNIT) (IMAX(N),JMAX(N),KMAX(N),N=1,NBLOCK)
DO N=1,NBLOCK
READ(IUNIT) FSMACH,ALPHA,RE,TIME
READ(IUNIT)((((Q(I,J,K,M),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),M=1,5)
ENDDO

函数文件:
函数文件, 单块（single-block）:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX,KMAX
READ(IUNIT) ((((F(I,J,K,M),I=1,IMAX),J=1,JMAX),K=1,KMAX),M=1,NFUN)

函数文件, 二维, 单块（single-block）:
READ(IUNIT) IMAX,JMAX
READ(IUNIT) (((F(I,J,M),I=1,IMAX),J=1,JMAX),M=1,NFUN)

函数文件, 多块（multi-block）:
READ(IUNIT) NBLOCK
READ(IUNIT) (IMAX(N),JMAX(N),KMAX(N),N=1,NBLOCK)
DO N=1,NBLOCK
READ(IUNIT) ((((F(I,J,K,M),I=1,IMAX(N)),J=1,JMAX(N)),K=1,KMAX(N)),M=1,NFUN)
ENDDO

函数名称文件:
函数名称文件是一ASCII文件，列有函数文件中数组变量的对应名称。以下为一例子：
density
pressure
u;velocity vector
v
w
temperature
turbulence energy
…
…

注意事项：
1 名称的数量和排列次序与函数文件中数组变量相同。
2 分割 “;” 表示向量行的开始。”;”之右为向量名，”;”之左为X分量。其下两行为Y分量和Z分量。

http://www.grc.nasa.gov/WWW/wind/valid/plot3d.html
下面例子假设 格文件句柄为7，结果文件句柄为8。

2D, Whole, Formatted, Single-Block Grid and Solution

      parameter ( imax = 100 )
      parameter ( jmax = 100 )

      integer i
      integer j
      integer m
      integer n
      integer ni
      integer nj

      real mach   ! freestream Mach number
      real alpha ! freestream angle-of-attack
      real reyn   ! freestream Reynolds number
      real time   ! time

      real x(imax,jmax)
      real y(imax,jmax)

      real q(imax,jmax,4)

      open ( unit=7, form=’formatted’, file=’2D.x’ )
      open ( unit=8, form=’formatted’, file=’2D.q’ )

      read(7,*) ni, nj
      read(7,*)
     &    (( x(i,j), i=1,ni), j=1,nj),
     &    (( y(i,j), i=1,ni), j=1,nj)

      read(8,*) ni, nj
      read(8,*) mach, alpha, reyn, time
      read(8,*) ((( q(i,j,n), i=1,ni), j=1,nj), n=1,4)

3D, Whole, Unformatted, Multi-Block Grid and Solution

      parameter ( imax = 100 )
      parameter ( jmax = 100 )
      parameter ( kmax = 100 )
      parameter ( nbmax = 10 )

      integer i
      integer j
      integer m
      integer n
      integer nblocks
      integer ni (nbmax)
      integer nj (nbmax)
      integer nk (nbmax)

      real mach   ! freestream Mach number
      real alpha ! freestream angle-of-attack
      real reyn   ! freestream Reynolds number
      real time   ! time

      real x(imax,jmax,kmax,nbmax)
      real y(imax,jmax,kmax,nbmax)
      real z(imax,jmax,kmax,nbmax)

      real q(imax,jmax,kmax,nbmax,5)

      open ( unit=7, form=’unformatted’, file=’3D.x’ )
      open ( unit=8, form=’unformatted’, file=’3D.q’ )

      read(7) nblocks
      read(7) ( ni(m), nj(m), nk(m), m = 1, nblocks )
      do m = 1, nblocks
        read(7)
     &    ((( x(i,j,k,m), i=1,ni(m)), j=1,nj(m)), k=1,nk(m)),
     &    ((( y(i,j,k,m), i=1,ni(m)), j=1,nj(m)), k=1,nk(m)),
     &    ((( z(i,j,k,m), i=1,ni(m)), j=1,nj(m)), k=1,nk(m))
      enddo

      read(8) nblocks
      read(8) ( ni(m), nj(m), nk(m), m = 1, nblocks )
      do m = 1, nblocks
        read(8) mach, alpha, reyn, time
        read(8)
     &    (((( q(i,j,k,m,n), i=1,ni(m)), j=1,nj(m)), k=1,nk(m)), n=1,5)
      enddo

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