聚焦过程装备与工艺智能化及数字化（Physics & AI for Science and Engineering），开展低碳能源与智能化工过程前沿科学研究，赋能高端装备及工艺技术开发，具体研究方向如下：
1、智能反应器工程（多相流反应器设计与放大，包括固定床反应器、流化床反应器、提升管反应器、气流床、聚合搅拌釜、鼓泡塔等；多相传递与反应过程强化）
2、多尺度智能计算与优化（计算流体力学、介科学、机器学习、多目标优化、在线优化等）
3、碳资源催化反应工程（CO2及塑料、煤、生物质等碳资源催化转化与高效利用；AI及DFT辅助催化剂材料智能设计）
4、智慧能源化工（过程设计与综合；人工智能、数字孪生、大语言模型）
5、新能源装备设计与热管理（燃料电池/电解槽/锂电池优化设计与热管理）
关于多相流反应器工程的简要介绍：以“多相流动+热质传递+反应”理论与应用基础研究为核心，围绕化学反应器工程（包括丙烯聚合反应器、固定床催化反应器、流化床反应器等）、多尺度智能计算与优化、计算流体力学、多相流传递与反应过程强化、新能源低碳装备技术与过程、数字孪生、人工智能/数据科学等研究兴趣，开展了化学反应器中的传递和反应规律及其模型化、数字化智能化研究，自主开发了几类适用于不同反应流域的介尺度模型，发展了反应器数据驱动建模方法，构建了反应器模拟放大平台，实现了过程优化与强化，参与了大型反应器的工程设计与放大。
代表性成果及文章
（1）计算流体力学、计算热质传递学、计算反应器工程
多相流及多相反应器的计算流体力学模拟（Chem Eng Sci, 2021, 229, 116147; AIChE J, 2023, 69, e18209）
典型文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.iecr.2c01036
气固两相流高精度细网格模拟（Chem Eng Sci, 2019, 204, 228-245）
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.04.026
颗粒尺度解析CFD-DEM模拟及介尺度气固相间传热滤波建模（AIChE J, 2020, 67(4), e17121）
文章链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.17121
颗粒尺度解析CFD-DEM模拟流化床聚合反应器内颗粒间搭桥粘结现象（Chem Eng Sci, 2023, 118437）
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250922010223
（2）AI辅助的多尺度智能建模与优化
大数据驱动的能源催化剂智能设计与优化（Chem. Eng. Sci., 2025, https://doi.org/10.1016/j.ces.2025.121740）
多相体系中融合机理和AI的数字孪生平台（Ind Eng Chem Res, 2022, 61, 9901, ESI高被引）
机器学习与计算流体力学集成耦合（Chem Eng Sci, 2022, 248, 117268; AIChE J, 2020, 66, e16973）
典型文章链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.16973
机器学习辅助气固两相流介尺度颗粒动理学建模（AIChE J, 2021, e17290）
文章链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.17290
一种基于机器学习和遗传算法的混合方法，辅助固定床反应器多目标性能优化（AIChE J, 2024, e18520）
典型文章链接：https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.18520
（3）反应器设计与放大、催化剂理性设计、传递与反应过程强化
气固流化床反应器内构件设计及放大效应初步研究（Chem Eng Sci, 2022, 253, 117547）
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250922001312
CFD辅助生物质热裂解提升管反应器设计（Chem Eng J, 2021, 131048）
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721026309
固定床反应器催化剂颗粒几何结构研究（AIChE J, 2024, e18520）