連続の式（質量保存） — 実践ガイドとベストプラクティス

質量保存の違反はCFD結果全体の信頼性を損なう。以下の点に注意しよう。

入口・出口の境界条件の組み合わせが質量保存に直結する。

基本的にNGだ。入口と出口の質量流量が自動的に一致する保証がなく、非物理的な圧力場が発生する。必ず片方は圧力条件にすること。

VOF法では体積分率 $\alpha$ の輸送方程式を解く。

$\alpha$ が0〜1の範囲を超える（undershoot/overshoot）と質量保存が崩れる。対策として以下が有効。

• 界面圧縮スキーム: Fluentの Geo-Reconstruct, STAR-CCM+の HRIC
• Courant数の制限: VOFでは $Co < 0.25$ が推奨（全体は $Co < 1$）
• AMR（適応メッシュ細分化）: 界面近傍のみ自動細分化

質量が合わないときの調査手順を示そう。

1. グローバル質量収支: 入出口の流量差を確認（0.1%以下が目標）

2. 残差の確認: 連続の式の残差が十分に低下しているか（$10^{-4}$以下）

3. 局所的な流量チェック: 断面ごとの流量をモニタリング

4. メッシュ品質: 非直交性が高いセルで数値的な質量漏洩が起きていないか

スケーリングの問題で残差の絶対値が小さく見えても、実際の質量不均衡が大きい場合がある。必ず Flux Report で実値を確認すること。