以等离子体动力学与清洁燃烧为研究基础，立足于国防安全和工业应用，主要在空天等离子体动力学及等离子体应用、高压富氧燃烧与余热高效利用等方面开展工作。该方向的主要研究内容包括：

（1）等离子体流动与应用：研究空间推进重大工程中与等离子体形成和稳定性及状态控制相关的关键技术与科学问题；研究热等离子体的产生、状态控制、参数诊断方法；研究等离子体材料工艺、涂层技术及热性能检测方法。

（2）清洁燃烧：针对能源与环境工程领域的重大需求，围绕国家城市与工业中流动、燃烧与污染控制问题，开展基础性研究，并进行工业应用。研究等离子体条件下有害废弃物的热分解特性、迁移规律、玻璃体生成特点等，研发废弃物的等离子体处理装置与技术。

（3）新能源与燃烧：研究新型发动机的高压富氧燃烧机理，应用于先进空天推进技术的研发；研究粉状金属、煤粉、生物质等的燃烧机理并应用于实际工程；开展强化传热与热力循环的研究，研发冶金工业余热的高效利用技术并推广应用。