研究有限时间热力学、构形理论、量子热力学、分形理论及其在传热传质、能源利用、动力与制冷空调、化工过程中的应用。发展了广义热力学动态优化理论，提出了构形热力学优化理论。相关工作跻身国际前沿并引领本学科学术发展。