返信遅くなってすいません。
実は私も以下の観点から自由表面位置の計算は、VOF法の一択だと思ってます。その他の方法は、VOF法の一部だけを使っているような感じです。
- 機械系の流体屋さんの論文で読んだことがありますが、実験スケールの場合はカーテシアン格子、現地スケールの場合は境界適合格子を使うことが多いようです。つまり、境界適合格子を使うのは計算負荷の軽減のみが目的だと思います。
- 河川の場合、境界適合格子はσ座標系を使いますが、特に、顕著な水面、河床変動が生じる場合は、完全に直交じゃなくなるのでまともな数値解が得られるとは到底思いません。
- 十分に計算機が発達した現状を考えるとカーテシアン格子による計算が妥当だと思います。
- カーテシアン格子の場合、境界セルの保存則が重要。これを簡便かつ合理的に扱う方法がVOF法。
欠点があるとすれば、（やったことが無いので空想です。）
- 運動方程式が何かあやしい場合がある。（ポーラスボディモデルみたいな感じ。）
- 計算が不安定そう。
いくつかの本には水面形状が評価できないと記載されてますが、私はどの方法も概ね一緒だと思います。
どの方法も完璧に物理的じゃないのでなかなか難しいですね。
