原体水轮机和模型水轮机在水力相似条件下各种工作参数相互换算的规律。

相似条件

原体水轮机与模型水轮机达到水力相似的条件为：几何相似、运动相似和动力相似。几何相似，指从蜗壳进口到尾水管出口的过流通道的几何形状相似，尺寸成比例。运动相似，指流道中对应点的流动方向相同，流速大小成比例（常称速度三角形相似）；动力相似，指作用在液体和水轮机部件上的各种力的比率保持相同，即需保持以下准则数相等（参见弗劳德相似准则、雷诺相似准则、韦伯相似准则、斯特劳哈尔相似准则）：

满足压力相似：欧拉数Eu=ΔP/ρv²=常数

满足惯性力相似：斯特劳哈尔数Sr=lf/v=常数

满足黏性力相似：雷诺数Re=vl/ν=常数

满足重力相似：弗劳德数

满足表面张力相似：韦伯数We=ρlv²/σ=常数

进行空化试验或模拟空化条件时还需保持托马数（σ）相等。

要完全满足上述相似准则数是不可能的，故在实践中常根据不同试验目的，选择其中最重要的即起决定作用的一些相似准则来进行试验，再根据需要对其结果进行修正。

相似律

满足相似条件的水轮机，可得出原体与模型之间的参数换算关系：

转速相似律

n_pD_p/（H_p）^1/2=n_mD_m/（H_m）^1/2=常数

故 n_p=n_m（H_p/H_m）^1/2（D_m/D_p）

流量相似律

Q_p/D²_p（H_p）^1/2=Q_m/D²_m（H_m）^1/2=常数

故 Q_p=Q_m（H_p/H_m）^1/2（D_p/D_m）²

出力相似律

p_p/D²_p（H_p）^3/2=p_m/D²_m（H_m）^3/2=常数

故 p_p=p_m（H_p/H_m）^3/2（D_p/D_m）²

式中，n为转速；D为直径；H为水头；Q为流量；p为出力。下标p指原型，m指模型。上述相似换算公式系根据原体、模型效率相等的假设得出的。

上述各式在D=1m，H=1m时的转速、流量和出力，分别称为水轮机单位转速（n₁1）、水轮机单位流量（Q₁1）和水轮机单位出力（p₁1）。

效率和出力的换算

如上所述，因为不可能做到动力的完全相似，所以对模型试验结果换算至真机时要进行修正。通常进行修正的主要有效率和出力。

混流式水轮机效率修正的公式，常采用穆迪（Moody）公式为

η_p=1-（1-η_m）（D_m/D_p）^1/5

轴流式水轮机常用的效率修正公式为霍顿（Hutton）公式

式中，η为水轮机效率。真机的出力通过修正后的效率计算得出。

水轮机效率换算的公式及修正办法众多，通常由水轮机的订货方与厂家商定采用某一换算公式，或参考相关的标准在合同中予以明确规定，模型试验结果以及从模型换算至真机的效率达不到保证值时，将按合同专门制定的条款给予经济处罚或重新设计模型，直至达到合同保证值为止。大型水轮机还常进行真机的现场效率试验来进行检验。