レベルセット法と VOF 法の特徴比較 : ACLS 法と CICSAM 法を例として

抄録

レベルセット法と VOF 法は共に気液混相流の数値解析によく利用される．しかし両者を客観的に比較した例はほとんど存在しない．本研究ではレベルセット法系統の ACLS 法と VOF 法系統の CICSAM 法を同一問題に適用し，両者の特徴理解を試みた．検証の結果，同一条件下では ACLS 法が高い精度を示した．CICSAM 法はCFL 数の制約が厳しいものの，低 CFL 数条件下では ACLS 法に匹敵する結果を得た．VOF 法は界面法線や曲率の算出精度に難があり，表面張力が重要な問題では曲率評価の精緻化が必要となる．ACLS 法は 2 種類の界面識別関数の保持，および VOF 法では不要な再初期化が必要であり，CICSAM 法よりも実装の難易度と計算負荷は高い．界面捕獲法の選択においては，これらの要素を総合的に判断することが必要となる．