I 1848 forbedrede James B. Francis, mens han arbejdede som chefingeniør for Locks and Canals Company i Lowell, Massachusetts, disse designs for at skabe mere effektive turbiner. Han anvendte videnskabelige principper og testmetoder til at producere et meget effektivt turbinedesign. Vigtigere er det, at hans matematiske og grafiske beregningsmetoder forbedrede turbinedesign og teknik. Hans analytiske metoder tillod design af turbiner med høj effektivitet til præcist at matche et sites vandstrøm og tryk (vandhoved).
turbinedesign og -teknik