参考下面的段落,然后以相同的语言回答后面的问题:  1848年,詹姆斯·B·弗朗西斯在马萨诸塞州洛威尔的水轮驱动<unk>织工厂公司担任首席工程师时,改进了这些设计,创造了更高效的<unk>轮机. 他运用科学原理和测试方法, 制造出非常高效的<unk>轮机设计. 他使用数学和图形计算方法改进了<unk>轮机的设计和工程. 他的分析方法使得高效<unk>轮机的设计能够精确地匹配一个地点的水流和压力 (水头).  问题:詹姆斯·弗朗西斯改进了什么?
<unk>轮机设计和工程