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저압(低壓)설비에 쓰인 혼합유동 또는 프랜시스 터빈(축류식과 방사 상류식 터빈의 혼합)을 발명했다.

1833년 그는 미국으로 건너갔고 기사 G. W. 휘슬러에 의해 고용되어 코네티컷 주의 스토닝턴 철도 건설을 도왔다. 후에 그는 로웰 '메리맥 강의 수문과 운하의 경영자들'이라고 불린 집단에 제도사로 참가했고, 22세에 그 회사의 선임기사가 되었다. 40년 동안 그는 회사의 수력관계 업무에 종사했고 여러 공장들에 자문 수력기사로 활동했는데 이로 인해 로웰이 공업의 중심지로 부상하는 데 크게 기여했다.

그는 또 목재보존을 연구하여, 승홍(昇汞) 용액으로 목재를 방부하고 염화아연 용액을 목재에 가압 침투시키는 공장을 건설했으며, 주철제 대들보와 화재방지장치를 시험하고 도안했다. 프랜시스 터빈 외에도 그는 봇둑에 넘쳐 흐르는 물의 흐름에 대한 공식과 그외에 많은 수력학 연구로 유명하다. 보스턴과 미국 토목기사협회의 창립회원이자 회장이기도 했던 그는 200편이 넘는 전문논문을 썼으며, 비록 정규교육은 받지 못했지만 당대 최고 토목기사의 한 사람으로 간주된다(→ 수공학).