2026

1ère Place

Rachih Azeddine

Eramet Ideas

"Modeling of the Søderberg Electrode"

Abstract

Submerged-arc furnaces producing ferromanganese (FeMn) drive 100–150 kA through three self-baking Søderberg electrodes, each dissipating tens of MW. Locating the baking isotherm (~773 K) inside the column is critical: too low risks paste breakthrough; too high wastes thermal energy and accelerates casing consumption. Since thermocouples survive only on the outer casing, modeling is the only window onto the internal current density and temperature fields.This work presents soderbergFoam, a custom OpenFOAM (Foundation v13) solver for the coupled electro-thermal problem in a Søderberg electrode. The steady-state, axisymmetric formulation couples current continuity and energy conservation through a temperature-dependent electrical conductivity σ(T), a mass-conserving slipping velocity, and the latent heat of baking absorbed across a mushy band. Four cellZones (paste, mixed compound, casing, clamps) capture the multi-material structure; outer-wall Robin boundary conditions and a volumetric induction source close the model.The solver agrees with a reference ANSYS Fluent case and with multi-campaign thermocouple data from an operating FeMn furnace. It is now used in-house at Eramet to test current, slipping-rate, and paste-formulation scenarios before plant trials

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2ème Place

Ramin Raesi

KU Leuven

"Mixt3SedFOAM: Improved Sediment Transport Prediction via Wall-Free Low-Re Turbulence Modeling"

Abstract

Mixt3SedFOAM is a physics-based sediment transport model for simulating free-surface flows, developed and implemented in OpenFOAM. The model is based on multiphase mixture theory to describe interactions between water and sediment and employs the VOF method for free-surface tracking. Interphase momentum transfer is modeled through an additional slip velocity closure that accounts for drag, turbulent dispersion, and shear-induced diffusion. Accurate prediction of sediment transport also requires resolving the inner boundary layer, where bedload transport occurs. To address this, a new wall-free low-Reynolds-number k–ε turbulence model has been developed, with damping functions formulated in terms of the non-dimensional turbulent eddy viscosity normalized by the effective viscosity. The model has been systematically validated against benchmark cases using OpenFOAM, including turbulent channel flow, flow over a backward-facing step, and flow over a periodic hill. The results show good agreement with available DNS and experimental data, demonstrating the model’s ability to capture turbulence characteristics under both favorable and adverse pressure gradients. Subsequently, the newly developed turbulence model has been incorporated into Mixt3SedFOAM. Its performance has been assessed and validated against experimental data for sediment-laden flows in both dilute and non-dilute regimes, where, in the latter case, particle–particle interactions cannot be neglected.

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3ème Place

D'Antoni Joanna

I2M (Institut d'Ingénierie et de Mécanique)

"Modélisation numérique de la pyrolyse de bois sous OpenFOAM : prédiction de la spéciation des gaz par schémas cinétiques détaillés"

Abstract

La modélisation de la pyrolyse de la biomasse nécessite de coupler les transferts multiphysiques en milieu poreux à une chimie complexe. Ce travail présente l’implémentation d'un solveur intégrant des mécanismes cinétiques compétitifs au sein de la boîte à outils PATO (Porous material Analysis Toolbox based on OpenFOAM) afin de simuler la conversion thermochimique de solides réactifs.L'originalité de l'approche réside dans l'utilisation des schémas semi-détaillés du groupe CRECK. Ce modèle s'affranchit des cinétiques globales limitées tout en restant numériquement plus efficient que les mécanismes fondamentaux grâce à une approche par regroupement d'espèces (lumping). Appliquée à un pellet de bois de pin maritime, la simulation couple conduction thermique, transport des gaz, déformation du solide et cinétique chimique. L’objectif est de caractériser finement la spéciation des gaz (H2, CO, CH4, goudrons) et la nature du char produit afin d'en évaluer la réactivité pour des procédés de gazéification.Les résultats démontrent la capacité du solveur à prédire les rendements et la qualité des produits en fonction des conditions opératoires de pyrolyse. L’implémentation de cette brique logicielle supplémentaire permet d’enrichir les capacités prédictives d'OpenFOAM, constituant ainsi un outil d’aide à la décision pour le génie des procédés et l'optimisation des vecteurs énergétiques bio-sourcés.

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