从结构形式上分，内消能工一般可分为孔板（洞塞）消能工、竖井消能和旋流式消能工3类。

在泄洪洞内设置一级或多级孔板（洞塞），水流在孔板处突然收缩，紧接着又突然扩大，在孔板后形成强烈的分离型旋涡，通过旋涡造成的强烈紊动等作用进行消能的突扩式消能形式（图1）。孔板消能工有单级孔板消能工和多级孔板消能工，孔板结构还有很多变形，如增加消涡环、改变孔板锐缘和改变孔板顶部的夹角等。在实际工程中，当单级孔板不能满足设计需要时，大多采用多级孔板消能的方式，使水流多次收缩和扩散，达到比较显著的消能效果。据测算，水头为113.16米的5级孔板消能水头损失达81.76米，约为总水头的72%。

图1 孔板（洞塞）消能工示意图

孔板消能在工程实践中已经有了较多应用，中国的大梁水库、小浪底工程，加拿大的麦卡坝、美国的新顿彼得罗坝等工程都采用了这种消能形式。其中黄河小浪底水利枢纽工程的3条导流洞均改建成孔板泄洪洞（图2），2000年投入运行。小浪底泄洪洞采用三级孔板消能，最大水头140米，单洞最大泄量约1500立方米/秒，孔板洞洞径14.5米，压力洞段的流速得到了有效控制，水流经孔板洞的消杀能量约40%，压力洞后的流速降到35米/秒左右。经运用观测，各孔板洞流道内均没有发现明显的冲刷、磨蚀、气蚀和损坏现象，孔板洞运行效果良好。

图2 黄河小浪底孔板泄洪洞典型布置图

在泄洪隧洞（或管道）的进水塔或竖井底部，用一段封闭的竖井形成消力坑进行消能的工程技术措施。水流从消力井顶溢流面或框架型堰顶进入竖井，由于带入了大量空气，使得竖井中水流充分掺气，跌至井底消力坑后，经过水体的相互碰撞、漩滚，消除大部分余能后，再通过隧洞（管道）下泄。这种消能方式具有布置灵活、消能率高、抗空蚀性能强且投资省等特点。对于完全淹没竖井连接消力井的泄水道，消能率达30%～50%，而自由掺气消力井消能率可达80%以上。

通过设置气旋器等措施，使水流在泄洪洞内产生旋转运动，从而达到消能的目的。旋流式消能工一般由引水道、旋转水流发生装置、消能段和出水道4部分组成。旋转水流发生装置有旋转水流阀门、切向旋转进水器、螺旋进水器等。旋转水流发生装置可以布置在泄水道的前端、中端和末端。旋转水流可以控制在水平洞内运动，也可以控制在竖井内运动。在消能段两股水流形成汇交旋转水流，汇交方式可分为同轴汇交和异轴汇交两种，当旋转水流汇交时，可以同向旋转，也可以相反方向旋转。旋流消能种类很多，有单旋和双旋消能方式。在工程上较实用的是单旋消能工，即竖井旋流洞和水平旋流洞。

旋流式消能工主要通过旋转水流的高速旋转，利用水流层间的紊动、剪切作用和旋涡消耗水流能量；另外，旋流的掺气作用使水流变为二相流，增加了气水紊动强度，从而有效地消刹能量。旋流式消能工具有结构简单、布置灵活、消能率高等优点。

旋流式消能工的研究与应用始于20世纪50～60年代，在意大利、法国、苏联和印度得到较多应用，包括苏联的切尔麻姆、土波兰格水电站以及印度的特里水电站。中国的沙牌水电站导流洞改建为旋流竖井泄洪洞，最大泄量245立方米/秒，总水头约90.0米，涡室和竖井直径分别为10米和6米，竖井下部开挖5米深的消力井，洞内消能率约为80%。黄河上游公伯峡水电站导流洞改建竖井接水平旋流泄洪洞方案（图3），最大泄量1130立方米/秒，总水头约110米，竖井和水平旋流洞直径分别为9.0米和10.5米，洞内消能率约为85%。两座电站的旋流式消能工均取得了较好的消能效果。

图3 公伯峡水平旋流泄洪洞剖面图