卧轴式水轮机模型，即水流在流道内基本上沿着水平轴向运动。它主要适用于1～25m的水头，是低水头、大流量水电站模型的一种机型。由于其水流在流道内基本上沿轴向运动，不转弯，因此机组的过水能力和水力效率能有所提高。特适用于潮汐电站模型，其双向发电、双向抽水和双向泄水等功能很适合综合利用低水头水力资源。
轴流式转轮模型可分为定桨式和转桨式两种，它们的主要区别是转桨式转轮的叶片随导叶开度和水头的变化能自动调整叶片安放角，与导叶保持佳的协联关系。在水轮机运行中，导叶必须按负荷调整开度，而转轮一边旋转一边调整叶片角度保持与导叶的佳协联关系，即所谓“双重调节”，使水轮机在较大的出力范围内均保持较高的效率。定桨式转轮由于在运行中叶片不能调整，当机组负荷发生变化，导叶开度改变时，叶片安放角不能及时调整，水流对叶片冲角增大，所以在整个出力范围内水轮机的区很窄，但它的结构简单，在中小型电站中仍较多被采用。
轴流定桨式水轮机模型一般有3—6片叶片。中小型转轮叶片和转轮体整体3D打印或叶片加热成型后粘接在转轮体上。大中型转轮的叶片为金属压制成型后用螺栓固定在转轮体上，在转轮体与叶片连接法兰面上设有定位销固定在一个安放角。有的停机后可以人工调整叶片定位销改变叶片的安放角。转轮上部和主轴相连，下部固定泄水锥。
轴流转桨式水轮机模型转轮叶片安放角能自动地随工况而变，并和导水叶开度相匹配。为了转动叶片，转轮体内装有活塞、油缸、活塞杆、操作架、连杆、拐臂等，上部和带压力油管的主轴相连，下部固定泄水锥，其主轴多数为水平布置，少数为倾斜布置。

水斗式水轮机模型主要结构包括PMMA透明材质输水管、喷流机构、转轮、折向器和机壳等切击式水轮机工作射流中心线与转轮节圆相切，故名切击式水轮机。其转轮叶片均由一系列呈双碗状水斗组成，故又称水斗式水轮机。切击式水轮机是目前冲击式水轮机中应用广泛的一种机型。喷流机构主要由喷管、喷嘴、喷针（针阀）和喷针移动机构组成；其作用是把水流势能转化为射流动能，并通过移动喷针来调节流量 。
转轮由圆盘和固定在它上面的水斗组成，射流冲向水斗，水斗与射流相互作用，射流动能转化为转轮旋转机械能；由于承受射流，水头越高对转轮强度要求也越高。
折向器就是一块高强度钢板（和驱动装置），机组甩负荷时折向器迅速使射流偏转，避免使机组转速过快。
机壳则主要起支撑水轮机轴承、排水的作用。
值得说明的是水斗水轮机中喷流机构和折向器都不只一套，其数量因型号各异，一般水头低时选4—6个，水头高时选2—3个。

轴伸贯流式水轮发电机组模型采用卧式布置，也有倾斜安装的，水轮机部分主要有转轮室、转轮、导叶与控制机构、S形尾水管组成，转轮主轴穿出尾水管连接到发电机。由于低转速发电机体积庞大、价格贵，小型贯流式水轮发电机组多采用齿轮增速后带动高速发电机的形式。
轴伸贯流式水轮发电机组的特点是，它具有一个水平或略微倾斜的轴和一个位于S形通道之外的发电机，小灯泡体内只需容纳轴承，增速器布置在水轮机和发电机的中间，尾水管流道有两个弯呈S形。因此，其效率没有竖井式和灯泡式的高。蓝绿色箭头线表示水流走向，水流沿轴向进入，经过导叶进入转轮室，推动转轮旋转做功，流经转轮叶片后，通过S形尾水管排出。该水轮发电机造价与工程投资少，但效率较低，在低水头小水电站中应用较广，其中水平卧式用得多。

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