Ο μηχανισμός λειτουργίας μιας τουρμπίνας Francis
Η τουρμπίνα αποτελείται από ένα εξωτερικό σπειροειδές περίβλημα, ακολουθούμενο από ένα σύνολο σταθερών πτερυγίων που ονομάζονται πτερύγια στήριξης. Στη συνέχεια, ακολουθεί μια συλλογή από κινούμενα πτερύγια που ονομάζονται οδηγά πτερύγια, έπειτα μια δέσμη κεντρικά τοποθετημένων πτερυγίων που ονομάζονται δρομείς και τέλος, ένας εξερχόμενος αγωγός που ονομάζεται σωλήνας έλξης αγωγού.
Η ροή εισέρχεται στον στρόβιλο Francis μέσω του σπειροειδούς περιβλήματος. Η μείωση της διατομής του περιβλήματος διασφαλίζει ότι η ροή εισέρχεται στο κεντρικό τμήμα του στροβίλου με ομοιόμορφη ταχύτητα σε όλη την περίμετρο.
Στη συνέχεια, η ροή περνάει μέσα από δύο σετ πτερυγίων πριν εισέλθει στον αγωγό, συγκεκριμένα – τα εξωτερικά πτερύγια στήριξης και τα εσωτερικά πτερύγια οδήγησης. Τα πτερύγια στήριξης είναι σταθερά και βοηθούν στην κατεύθυνση του νερού προς το τμήμα του αγωγού. Βοηθούν επίσης στη μείωση του στροβιλισμού στην είσοδο της ροής.
Τα οδηγά πτερύγια που βρίσκονται ανάμεσα στα πτερύγια στήριξης και τον δρομέα έχουν έναν πιο κρίσιμο ρόλο να διαδραματίσουν. Διαχειρίζονται τον ρυθμό ροής με βάση τη ζήτηση ισχύος. Αλλά η ζήτηση ισχύος κυμαίνεται με την πάροδο του χρόνου. Τα οδηγά πτερύγια διέπουν τον ρυθμό ροής του νερού και διασφαλίζουν ότι η παραγωγή ισχύος είναι συγχρονισμένη με τη ζήτηση. Επιπλέον, τα οδηγά πτερύγια ελέγχουν τη γωνία ροής που κατευθύνεται προς τα πτερύγια του δρομέα. Προσπαθούν να διασφαλίσουν ότι η γωνία ροής εισόδου βρίσκεται στη βέλτιστη γωνία προσβολής για την αξιοποίηση της μέγιστης ισχύος του νερού.