主要从事实验力学领域的研究，着重全息、散斑、云纹等光电图象检测的理论、技术及在工程中的应用，以及基于同步辐射等技术的细观材料力学行为的研究等。主要研究成果包括：激光和部分相干光散斑运动规律，激光散斑做非接触式随机振动和冲击测量，新型电子散斑干涉仪研究，同步辐射光对材料内部损伤演化的研究等。先后在国内外学术刊物上发表论文百余篇。曾获中国科学院科技大会重大科技成果奖，中国科学院重大科技成果奖一等奖，国家自然科学奖四等奖；曾获全国三八红旗手、安徽省劳动模范和中国科学院优秀教师称号；2008年度荣获“何梁何利科学与技术进步奖”。

获国家科技进步二等奖2次；安徽省重大科技成就奖；省部级科技成果一、二、三等奖共9次；国家级教学成果一、二等奖各1次；获授权发明专利12项，含中国专利金奖1次。现任本领域4个国际学术期刊编委。已发表论文260篇（其中SCI收录130篇）、著作8部，其中英文版专著在美、日、英、法等国发行。获国家重点实验室计划十周年与二十周年先进工作者金牛奖;省部级优秀教师奖4次、全国五一劳动奖章。

长期从事旋涡动力学和湍流研究，特别是在旋涡动力学理论、方法和旋涡控制方面，取得了系统的创造性成果，在国内外产生了重要影响。

一直从事本科生教学和研究生培养工作，先后获得“全国优秀博士学位论文指导教师”、中国科学院“优秀研究生导师”、中国科学院“优秀研究生指导教师”和宝钢“优秀教师奖”等。

长期从事能源动力系统高效低碳化的理论和技术研究，在动力系统复合循环理论及技术、低碳能源动力装备、高效低碳内燃机等领域取得系列成果，获2023年中国高等学校十大科技进展、国家自然科学二等奖和国家科技进步二等奖各1项、省部级一等奖5项。曾获通用汽车中国高校汽车领域创新人才奖一等奖、中国内燃机学会突出贡献奖、国务院政府特殊津贴等荣誉。中国共产党第二十次全国代表大会代表。国务院学位委员会第七届学科评议组动力工程及工程热物理组成员、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会副主任、教育部科技委先进制造学部副主任，中国内燃机学会副理事长。