数学建模是化工过程研究和开发中一种通用性的重要工具。利用数学符号和数学逻辑，对化工单元操作中的流动、传递、反应等过程进行抽象而合理的定量描述，能够使肉眼不可见、现有传感器不能探知的化工过程底层特征得以清晰、系统地呈现在研究者面前。课题组聚焦烯烃聚合工艺的设计和优化，以反应过程强化及高端聚烯烃材料制造为目标，发挥自身在化学反应工程、流态化理论及数学物理方法等方面的优势，开发了涵盖宏观反应器尺度、介观流动结构尺度、微观分子链尺度的多类数学模型和模拟计算方法，所涉相态包括但不限于气固、气液、液固、气液固等。进一步，将人工智能技术、先进信号统计方法等引入机理建模中，实现了对化工过程多尺度本质特征的更精准刻画和预测。研究成果获国家自然科学基金重点基金、集成项目的资助，且有部分成果应用于天津石化、海南炼化、中安联合、神华宁煤等多家大型石化企业的装置，为工业反应器放大、大型专有设备制造、高端聚烯烃新牌号开发等提供了重要的理论支撑。