VOF法（Volume of Fluid） — 実践ガイドとベストプラクティス

典型的な自由表面流れ（例：ダムブレイク問題）の解析フローを示そう。

1. 形状定義: 計算領域とフルード数に基づくスケール設定

2. メッシュ生成: 界面通過領域を細かく（最低10セル/波長）

3. 初期条件: setFields（OpenFOAM）やPatch操作（Fluent）で $\alpha$ を初期化

4. 物性値設定: 二相の密度・粘性・表面張力

5. タイムステップ: 界面Courant数 $Co_{\alpha} < 0.25$ を目安に設定

6. 後処理: 等値面 $\alpha = 0.5$ で界面を可視化

界面を解像するにはメッシュの細かさが命だ。以下のガイドラインを参考にしてくれ。

そこでAMR（Adaptive Mesh Refinement）が活躍する。$\alpha$ の勾配が大きいセルを動的に細分化する手法だ。Fluent、STAR-CCM+、OpenFOAM（dynamicRefineFvMesh）いずれも対応している。計算コストを2〜5倍削減できることもある。

入口境界で $\alpha$ のプロファイルを指定する。例えば管内の成層流なら、下半分を $\alpha = 1$（液相）、上半分を $\alpha = 0$（気相）に設定する。

出口条件は要注意だ。VOF法では出口で $\alpha$ の逆流（backflow）が発生すると不安定になりやすい。出口十分下流に配置するか、outletInlet条件で逆流時の $\alpha$ を指定しておくのが安全だ。

壁面の接触角は constantAlphaContactAngle（OpenFOAM）や Wall Adhesion（Fluent）で設定する。静的接触角だけでなく、前進・後退接触角のヒステリシスも考慮できるモデルがあるよ。