Mechanizm działania turbiny Francisa
Turbina składa się z zewnętrznej spiralnej obudowy, za którą znajduje się zestaw nieruchomych łopatek zwanych łopatkami odciążającymi. Dalej znajduje się zespół ruchomych łopatek zwanych łopatkami kierującymi, następnie kilka centralnie umieszczonych łopatek zwanych wirnikiem, a na końcu kanał wylotowy zwany rurą ssącą.
Przepływ wpływa do turbiny Francisa przez spiralną obudowę. Zmniejszenie pola przekroju poprzecznego obudowy zapewnia, że ​​przepływ wpływa do centralnej części turbiny z równomierną prędkością na całym obwodzie.
Następnie strumień przepływa przez dwa zestawy łopatek, zanim wpłynie do kanału, a mianowicie – zewnętrzne łopatki odciążające i wewnętrzne łopatki kierujące. Łopatki odciążające są zamocowane na stałe i pomagają kierować wodę w kierunku kanału. Pomagają również zmniejszyć zawirowanie na wlocie.
Łopatki kierownicze umieszczone pomiędzy łopatkami odciążającymi a wirnikiem odgrywają kluczową rolę. Regulują one natężenie przepływu w zależności od zapotrzebowania na moc. Zapotrzebowanie to jednak zmienia się w czasie. Łopatki kierownicze regulują natężenie przepływu wody i zapewniają synchronizację produkcji energii z zapotrzebowaniem. Ponadto łopatki kierownicze regulują kąt nachylenia strumienia wody w kierunku łopatek wirnika. Starają się zapewnić optymalny kąt natarcia strumienia wlotowego, aby wykorzystać maksymalną moc wody.