[Portrait] Pierre Sagaut, le pionnier qui met la mécanique des fluides à portée des industriels

Si on avait dit au cancre du lycée qu’il deviendrait major de promotion à l’université et serait distingué à plusieurs reprises au cours de sa carrière, Pierre Sagaut n’y aurait pas cru. « Mais je crois aux hasards et aux rencontres », confie ce passionné d’histoire et de philosophie, directeur du Laboratoire de mécanique, modélisation et procédés propres (M2P2), à l’université d’Aix-Marseille. Sa carrière scientifique, Pierre Sagaut l’a entamée après avoir décroché in extremis son baccalauréat. Son projet d’étudier l’histoire à la Sorbonne n’ayant pas reçu l’approbation parentale, le jeune Parisien s’inscrit à l’université Pierre et Marie Curie (UMPC, aujourd’hui Sorbonne Université) pour s’orienter vers les mathématiques. « C’est une discipline qui n’engage à rien, elle permet de repousser le choix de ce que l’on veut vraiment faire », justifie-t-il. Au départ attiré par le côté abstrait des mathématiques pures, qu’il trouve parfois « poétiques », l’étudiant ressent vite un manque de concret dans ces enseignements. Un jour, il assiste par hasard à la fin d’un cours de mécanique en amphithéâtre. En une heure, c’est la révélation ! Il abandonne sa jeune carrière de mathématicien pour celle de mécanicien.

Une étroite collaboration avec les industriels

Alors qu’il termine son stage de DEA à l’Office national d’études et de recherches aérospatiales (Onera), il cherche une thèse pour poursuivre son parcours universitaire. Sur le papier, son statut de major de promotion lui donne droit à une bourse ministérielle, dont il ne pourra pas bénéficier à cause de son service militaire. Alors qu’il est dans l’impasse, c’est une nouvelle fois le hasard qui frappe à sa porte. « Un jour, la stagiaire avec qui je partageais mon bureau a postulé pour une thèse pour laquelle un second candidat était recherché. Elle m’a conseillé de me présenter et, contre toute attente, j’ai été retenu », se souvient Pierre Sagaut. Pendant trois ans, à l’Onera, il met au point des outils de simulation de mécanique des fluides en étroite collaboration avec des industriels de l’aéronautique.

« À l’époque, l’industrie s’intéressait surtout aux simulations pour des avions en régime stationnaire. Nous avons commencé à concevoir des simulations pour étudier des phénomènes variant dans le temps. » Sa thèse en poche, il est embauché en tant qu’ingénieur de recherche. Pendant sept ans, il poursuit ses travaux tout en découvrant un autre métier, celui d’enseignant à l’École polytechnique. Un avant-goût de ce qui marquera, quelques années plus tard, un changement de carrière. « Un jour, un professeur de l’UMPC m’a annoncé qu’il partait à la retraite et m’a demandé si j’étais intéressé par un poste. » En 2002, Pierre Sagaut se lance dans une carrière académique.

Raccourcir les temps de calcul

Le monde de la simulation numérique en mécanique des fluides est alors à un tournant. Historiquement, les phénomènes physiques étaient modélisés par les équations de Navier-Stokes, qui décrivent le mouvement des fluides à partir de variables comme la vitesse, la température et la pression. Le problème est que les méthodes de résolution associées exigent un temps de calcul long, incompatible avec la recherche industrielle.

Au début des années 2000, les mécaniciens des fluides construisent les premiers modèles cinétiques fondés sur l’équation de Boltzmann, dont la principale variable est la densité de probabilité de particules. L’intérêt est que la résolution numérique prend moins de temps. Consciente de la portée de cette approche, une société américaine développe un logiciel de résolution de l’équation de Boltzmann pour l’industrie. Les constructeurs automobiles sont les premiers à s’emparer de cette technologie révolutionnaire. Mais rapidement, ils comprennent que leur sécurité industrielle est en jeu face à une entreprise américaine qui a le monopole du marché.

« On est entré dans un monde inversé où des industriels venaient faire du porte-à-porte auprès des laboratoires académiques français pour leur demander de créer un autre logiciel à mettre sur le marché », témoigne Pierre Sagaut, qui décide de relever le challenge. Accompagné par Renault, il commence ses recherches au Laboratoire de modélisation en mécanique de l’UPMC, puis les poursuit au laboratoire M2P2 lorsqu’il quitte Paris pour Marseille, en 2014.

Un logiciel de simulation « made in France » 

Le logiciel ProLB est aujourd’hui une référence dans la résolution des équations de Boltzmann pour les constructeurs automobiles. Et le directeur du M2P2 n’entend pas s’arrêter là. « Nous avons développé des méthodes de résolution pour des voitures à 150 km/h, mais nous pouvons étendre le champ d’application, notamment aux régimes supersoniques des avions », explique-t-il.

C’est avec cette ambition qu’en 2018, il parvient à convaincre Renault, Airbus et Safran d’investir 2,5 millions d’euros dans une chaire industrielle au sein du M2P2. « Les industriels me font confiance car je connais leur mode de fonctionnement et leurs problématiques, qui sont différents de ceux du monde académique », reconnaît l’ancien ingénieur. Un investissement qui a rapidement porté ses fruits, puisque les chercheurs du laboratoire ont déjà réussi à intégrer des avions en régime supersonique à ProLB.

Alors, ils prennent de l’avance sur la suite. « On s’intéresse désormais aux écoulements secondaires et on conçoit des modèles pour sécuriser le futur avion à hydrogène en cas de fuite ou de panne », annonce Pierre Sagaut, qui parle de ses recherches avec la même passion qui l’animait lorsqu’il était un pionnier dans la simulation en régime instationnaire. Aujourd’hui, son laboratoire marseillais est une référence dans les méthodes de résolution des équations de Boltzmann pour l’industrie. Plus de vingt-cinq personnes y travaillent à temps plein. « Avec un métier qu’on aime, il est possible de passer d’avant-dernier de la classe à major de promotion puis directeur de laboratoire ! ».