Level Set法 — CAE用语解说

水平集方法是将界面表示为标量函数φ(x,t)的零等值面的方法。φ>0代表一种流体，φ<0代表另一种流体，φ=0是界面。通过用运输方程对这个函数进行时间演化，就能追踪界面的移动。

VOF法使用体积分率，所以质量守恒性好，但界面容易模糊。水平集方法使用符号距离函数，所以界面清晰，但质量守恒性较差。为了弥补各自的弱点，还有一种组合方法叫CLSVOF（结合方法）。

晃荡（油箱内液面摇摆）、喷墨打印的液滴形成、铸造中的液流等等。例如，在汽车燃料油箱的急制动时晃荡分析中，使用Level Set方法进行解析，可以优化燃料泵吸入位置。

在长时间计算中，通过φ的重新初始化，质量会出现漂移。对策是定期将φ重新初始化为符号距离函数。或者，也可以采用与VOF结合的方法，让质量守恒交给VOF处理，而用水平集方法确保界面清晰。

OpenFOAM中有interIsoFoam这个求解器，它是VOF+界面重构的组合，先用它来获得感受比较好。