壹直從事顆粒流體系統量化設計和放大的研究。通過認識非均勻結構、狀態突變和多態現象等問題，提出量化非均勻結構的多尺度方法，建立了局部結構的極值判據、整體分布的穩定條件以及狀態突變的臨界條件，從而形成了能量最小多尺度（EMMS）模型。
此外，結合上述研究，他通過優化光纖排列，發明了顆粒濃度線性響應的光纖探針，又將其與動量探針復合，實現了瞬時顆粒濃度和速度的同時測量。發明了小型燃煤設備中通過解耦燃燒抑制NOx的無煙燃煤技術，開發了系列產品。申請16項專利並得到應用。曾獲國家自然科學獎二、三等獎各1項；中國科學院自然科學獎壹等獎2項、技術發明獎壹等獎1項。1999年以來，致力於現代化研究所管理規律的探索，健全系列規章制度，逐步實現管理規範化，重視發展戰略研究，抓住時機，調整研究所研究方向，推動研究所由化工冶金向過程工程的擴展。積極倡導和實踐創新文化，加強領導班子建設和人才隊伍建設，使研究所出現了新的發展勢頭。
從事顆粒流體兩相系統量化設計和放大的研究，提出基本顆粒尺度、顆粒聚團尺度和設備尺度的多尺度分析方法和兩相非均勻結構應滿足的穩定性條件，建立了具有普遍意義的能量最小多尺度（EMMS）模型，1989年獲國家自然科學二等獎（第五獲獎人），並將其擴展到徑向分布的計算和兩態***存臨界條件的確定，1995年獲國家自然科學三等獎（第壹獲獎人），以後又闡明兩因素控制的流動系統中控制機制之間的協調導致有序結構，表達了其穩定性條件與各控制機制極值趨勢之間的關系。
他還發明了抑制氮氧化物排放的小型無煙燃煤設備，形成系列產品，獲國家級新產品證書，並成為制定國家小鍋爐氮氧化物排放標準的依據，初評為中國科學院發明壹等獎，他致力於氣固兩相系統、計算機仿真和煤燃燒方面的研究。
出版英文專著1部，發表文章150余篇，申請專利11項，編輯出版兩本國際期刊專利。 1989年獲中科院自然科學壹等獎和國家自然科學二等獎（第五獲獎人）；
1993 年獲中科院自然科學壹等獎（第壹獲獎人）；
1995年獲國家自然科學三等獎（第壹獲獎人）；
開發的抑制氮氧化物排放、無煙燃煤技術獲國家級新產品證書，獲2001年中國科學院技術發明壹等獎（第壹獲獎人）；