生于江苏省宜兴，卒于天津。1939年毕业于北洋大学机械工程专业，获学士学位并留校任教，先后在西北工学院、四川铭贤学院和武汉大学任教。1945年考取公费留英，入英国曼彻斯特大学研究生院深造。1949年7月获英国曼彻斯特大学博士学位。毕业后受聘为英国威尔士大学斯王西学院研究员，继续从事内燃机的研究。1951年回国并到天津大学任教授。1952年，主持创建天津大学内燃机专业，任教研室主任。1954～1957年，担任天津大学机械系副主任。1956年，加入中国共产党，并曾先后当选为党的第十一届与第十二届全国人民代表大会代表。1958年，担任天津大学第三机械系主任，同年推动建立了天津大学内燃机研究所，并担任首任所长，1960年天津大学内燃机研究所扩建为天津内燃机研究所。1960～1972年，担任天津大学动力工程系主任。1972～1979年，担任天津大学机械系主任。1979年，担任天津大学副校长兼热物理工程系主任，并创立了工程热物理专业，筹建了热能研究所，兼任所长。1980年，当选为中国科学院学部委员（院士）。1981年，担任天津大学校长。1983年，创办学术期刊《内燃机学报》。1987年，主持建成了第一个内燃机燃烧学国家重点实验室，并任主任和学术委员会主任。1992年，被国家科委聘请为首席科学家，领导开展国家攀登计划。1995年，创办学术期刊《燃烧科学与技术》，并担任主编。

主要研究内容为流体力学、燃烧学、代用燃料、测试技术、缸内流动、燃油雾化。

1949年，在博士论文中首次导出了在平行平面间周期性、脉动式层流运动的通用速度分布方程，从而解决了自20世纪30年代出现层流流量计之后一直悬而未决的理论问题和设计问题。这一成果受到校外考试人伯明翰大学著名教授穆克洛（Mucklow）和吕卡图研究所内燃机专家阿尔科克（Alcock）等的高度评价。并在英国《工程》杂志上发表了《稳定流及脉动流的临界雷诺数》论文。

1949年研究成功测量内燃机空气消耗量用的片式黏性流量计。1957年发表《关于内燃机空气消耗量的测定法》论文，文中全面分析了脉动流的速度变化和压力变化对测量误差的影响，并提出了消除或减小测量误差的方法，这也是该领域内在中国最早发表的论文，还首次把粒子示踪法应用于缸内流动测量。

1959年，结合“油膜式”或“壁面式”燃烧过程（M过程），提出复合式燃烧过程这一具有独创性的理论，经过近四年的试验研究，获得成功并于1963年通过鉴定。复合式燃烧系统及其理论已编入高等学校教材《内燃机原理》，并于1973年作为国际技术交流资料提供匈牙利。该燃烧系统已广泛用于中国X105系列柴油机上，曾此项成果获得1982年国家发明二等奖。

1960年，在担任天津内燃机研究所所长时，全面组织领导了105系列与85系列柴油机和多种小型汽油机的设计、研究工作，并在小型高速柴油机研制上取得了新突破，研究开发成功中国第一台转速为3000转/分以上的高速柴油机和第一台两级自由活塞式发动机压气机，主持设计研制成功了第一台自由活塞发动机－压气机联合装置，并编写了《自由活塞式发动机》一书，填补了中国的一项空白。在燃烧室内空气运动与粒子运动的研究中，提出了粒子在旋转气流中的运动转迹新方程，他通过理论和实验研究，发展了热混合理论，并提出了柴油机周边混合气形成原理。在直喷式柴油机压缩过程湍流场变化规律的研究中，对压缩过程的能量转化进行了全面分析，并发现了在上止点附近燃烧室不同部位湍流强度的变化规律。在发动机充气过程的研究中又提出了在进气终结时缸内涡流比的计算公式，实验证明，较之国际上通用的昌卡图（Ricardo）公式更为精确。建立了周期性脉动式流动的能用速度分布方程，并求得了其频率影响的无因次式，从而解决了层流流量计多年来未解决的理论问题和设计问题。

用高速纹影法、激光全息摄影法、激光阴影法、激光衍射法和气体喷射模拟法，研究了柴油机的喷雾特性，并取得了一些重要成果。例如，油束的碰壁反溅对混合与燃烧有重要影响，适当的碰壁反溅作用可以提高混合速率，加快燃烧速度，但过多的燃料碰壁却会产生相反的效果。在高喷射压力下，燃油的射流将引起“卷吸”作用，使油束周围产生旋涡运动。这一现象称为环涡运动（Toroidal movement），而喷油压力愈高，环涡强度愈大，这是一个新发现。经实验证明，当喷油压力达130兆帕时，喷雾的SMD值比在常规喷油压力下的粒度小得多，一般在5～10微米。此外，还发现沿喷雾轴线方向向前和沿喷雾半径向外的SMD均有增大的趋势，在油束端部和外围仍有大量燃料尚未蒸发。

1980年，在中国首先进行了柴油机燃用甲醇的研究，并在第15、16两届国际内燃机燃烧学术会议上先后发表了《甲醇作为柴油机代用燃料的研究》和《双燃法燃用甲醇的研究》论文。在第8届国际醇类燃料会议上发表了《在柴油机上用双燃料法燃用甲醇的燃料控制系统的研究》论文。1988年在492Q型汽油机上进行了燃用纯甲醇（M100）的研究并取得成功，热效率较原机提高33%～48%，燃油消耗率达到了国际先进水平。1989年又完成了“柴油机用热表面点火法燃用纯甲醇（M100）的研究”，热效率比原柴油机提高4%，功率也增加了9.6%。这些成果为拓宽内燃机燃料资源开辟了新途径。

1987年在英国机械工程学会组织的国际会议上发表了“内燃机气缸内压力测量的数值仿真及数字信号处理的研究”论文，首次成功地把数字信号处理和数字滤波技术应用于内燃机缸内压力测量，并由此提出了一种测量缸内压力的新方法。在此方法中，保留了一个短的测压通道，以避免热冲击效应，而通道效应则用数字滤波法滤除。与此同时，还发展了三种数字滤波法，用于对示功图的处理，以代替常用的“光顺法”，取得了良好的效果。此外，还提出了内燃机示功图测量误差的热力学修正法。

1987年成功地研究出应用激光衍射原理的柴油机喷雾场自动分析测量系统，该系统具有阵列光电探测器并行变换和多路同步触发并行取样及数字延时控制等特点，适用于柴油机等的瞬时断续变化的喷雾场实时自动分析测量，可以对次喷射过程中的不同时刻的喷雾进行测试。

1988年研制成功了光电调制反馈激光多普勒测速仪，突破了传统LDA的构成模式，用变频光学频移技术和光电混合反馈技术，将光路和电路连接闭环负反馈跟踪环路，提高了信噪比，降低了成本。这项研究成果获得了中国国家专利。

中国高校内燃机专业的创建者、教学科研的开拓者。1952年，在他的积极推动与筹划下，天津大学建立了内燃机专业。他亲任内燃机教研室主任并讲授热工学、气体动力学、燃烧学、内燃机设计、高速柴油机原理与设计、自由活塞发动机等课程。同时，翻译了中国高等学校通用的第一套苏联内燃机教材及其教学计划和教学大纲，建立了内燃机实验室，并培养青年教师，为中国内燃机高等教育奠定了基础。在担任校长以后，先后同美、英、加拿大、法、德、日、波兰、挪威、新西兰等国22所大学建立了校际合作关系。1987年，建立了中国第一个内燃机燃烧学国家重点实验室和唯一的内燃机学科博士后科研流动站，共培养出博士30人、硕士50人，并承担博士后科研指导工作。

1989年，组织召开了世界性的第18届国际内燃机会议（CIMAC）并担任大会主席。作为中国内燃机学会理事长，与德国内燃机协会签订两国合作协议，还以中国大学内燃机学科组主席的名义与英国大学内燃机学科组签订学术交流协议。

致力专著、论著和大型工具书的编纂工作，在中外刊物上已发表了70多篇论文。1984年主编的《柴油机设计手册》是中国第一部全面总结柴油机设计经验，兼收国外技术成果的大型工具书，具有较高的实用价值和学术价值。1988年开始，主编300多万字的《内燃机设计手册》，1992年由机械工业出版社出版。担任《中国大百科全书》机械卷动力机械部分主编。参加了中国多个时期的科技发展规划工作，其中包括国家科委制定的《1960年国家科学技术长远发展计划》《1978～1985年全国科学技术发展规划纲要》《1986～2000年基础研究长远发展规划》的制定等。

1981年3月，担任天津市科学技术协会第二次代表大会主席。1981年3月，担任中国内燃机学会第一届副理事长、燃烧节能净化专业委员会主任委员、编辑委员会主任委员（任期：1981.3～1984.5），第一届理事长（任期：1984.5.～1990.7），第三届名誉理事长（任期：1990.7～1995.9），第四届名誉理事长（任期：1995.9～2001.6）。1987年6月，担任天津市科学技术协会第三次代表大会名誉主席。1990年，担任中国高等学校工程热物理研究会理事长。此外，还担任中国工程热物理学会副理事长、代用燃料分会理事长，国际内燃机学会领导小组成员、常务理事和学术委员会委员，国际燃烧学会中国分会主席，中国科学技术协会全国委员会委员，中国大学内燃机学科组主席，中国汽车工程学会名誉理事。国务院学位委员会工程热物理学科评议组组长，中国自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科组组长，中国自然科学奖励委员会委员，国家科学技术委员会工程热物理学科组常务副组长与机械学科组成员，国家教育委员会科学技术委员会委员兼机械工程及工程热物理学科组组长。受聘兼任江苏工学院、安徽工学院和山东工业大学名誉教授，华中理工大学和华南理工大学兼职教授，北方交通大学和洛阳工学院顾问教授，以及美国世界开放大学研究生指导教授。兼任《工程热物理学报》副主编和《中国科学》与《科学通报》的编委。