Les modèles RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) sont largement utilisés dans le domaine du génie éolien et modélisent la turbulence à toutes les échelles de longueur. L’approche de base consiste à décomposer la vitesse en une moyenne et une fluctuation turbulente. Les inconnues supplémentaires qui en résultent sont « fermées » par la moyenne et des équations supplémentaires. Dans la famille RANS, une distinction est faite entre les modèles algébriques simples, qui traitent la turbulence comme une viscosité de tourbillon locale, et les modèles à une ou deux équations plus courants. Ces derniers résolvent des équations de transport supplémentaires pour l’énergie cinétique et le taux de dissipation. Les approches plus complexes, telles que les méthodes de contrainte de Reynolds anisotropes, sont moins souvent utilisées en pratique.
Les modèles à deux équations, en particulier le modèle k-ε et ses variantes, ainsi que la méthode k-ω ou SST (Shear Stress Transport), sont les plus largement utilisés en raison de leur compromis équilibré entre l’effort de calcul, la qualité des résultats et la complexité de la calibration. Les modèles RANS classiques cherchent l’équilibre stationnaire du problème turbulent et peuvent également être appliqués en deux dimensions spatiales, contrairement aux méthodes LES, si le problème le permet.
Pour prendre en compte les changements temporels, des variantes URANS (Unsteady RANS) ont été développées, introduisant un terme transitoire avec des pas de temps variables. Cette approche, cependant, nécessite une précaution particulière, car la moyenne implicite sur toutes les échelles de temps complique l’évaluation de la précision temporelle et peut supprimer les effets transitoires.