Die Francis-Turbine wurde im Jahr 1849 von dem Ingenieur James B. Francis aus den USA entwickelt. Sie ist eine universell einsetzbare Überdruck-Turbine, mit einem großen Leistungsspektrum, dieses liegt bei einer Fallhöhe von bis zu 800 m und bei einem Durchfluss von bis zu 700 m³/s. Die Turbine zählt heute zu den am weitesten verbreiteten Turbinen. Sie ist eine Weiterentwicklung der Fourneyron-Turbine und kann einen Wirkungsgrad von über 90 % erreichen. Bei schwankenden Durchflussmengen wird durch den verstellbaren Leitapparat eine konstante Drehzahl für den Generatorbetrieb gewährleistet.
Am häufigsten werden Francis-Turbinen als Spiralturbinen ausgeführt. Das Wasser fließt über den Turbinenzufluss in das sich verjüngende Spiralgehäuse und dann über die beweglichen Leitschaufeln auf das Laufrad. Francis-Turbinen ohne das Spiralgehäuse werden als Schachtturbinen bezeichnet.
Dem zufließenden Wasser wird die Strömungsenergie durch das Umlenken des Mediums mittels gekrümmter Schaufeln entzogen. Die Anordnung der Welle kann sowohl horizontal als auch vertikal erfolgen. Sie überträgt die Rotationsenergie auf einen Generator, der meist unmittelbar über dem Schacht im Krafthaus zu finden ist.
Die Francis-Turbine braucht etwa 20 % der Ausbauwassermenge um anlaufen zu können. Der Wirkungsgrad nimmt dann mit wachsender Beaufschlagung stark zu, bis er schließlich bei der Ausbauwassermenge am größten ist und die Turbine mit Volllast fährt.
Die Francis-Turbine wird bei Laufwasserkraftwerken oder Speicherkraftwerken eingesetzt.
