中北大学动力工程及工程热物理学科始于1998年获批的动力机械及工程二级硕士学位授权点，2011年获批为硕士学位授权一级学科，2024年获批为博士学位授权一级学科，填补了山西省在本学科博士学位授权一级学科的空白。动力工程及工程热物理是山西省重点学科，下设能源与动力工程专业为国家一流本科专业建设点。

目前学科形成4个二级学科方向，分别为：动力机械及工程、化工过程机械、新能源科学与工程、工程热物理。围绕能源高效洁净开发、转化与利用前沿课题，在动力机械系统科学与结构技术、污染物控制技术、新能源转化科学与综合利用、能源低碳高效转化中的热质传输与多相反应等方面形成了鲜明的研究特色，取得了一批满足国防建设或国家重大需求和具有重要影响力的原创性成果，目前处于国内领先水平。

学科拥有煤与煤层气共采全国重点实验室、高效储制氢技术与应用山西省重点实验室、先进炭基电极材料山西省重点实验室、太阳能光热技术山西省重点实验室、山西省动力工程研究生教育创新中心、山西省“太阳能综合利用”产业技术创新战略联盟、山西省能源动力产教融合研究生联合培养示范基地、“大同天力增压器有限公司”省级工程创新中心、中英联合新能源材料与低碳技术实验室等一系列国家、国防和省部级科研教学平台。现拥有一支100多人的高水平师资队伍，包括中国工程院外籍院士1人，国防“973”首席科学家2人、国家重点研发计划首席科学家1人、山西省“三晋学者”特聘教授1人、山西省学术技术带头人2人、山西省“三晋英才”2人、山西省模范教师2人、山西省高校中青年拔尖创新人才2人、山西省高校优秀青年学术带头人4人、山西省青年科研专家1人、全国高校辅导员年度人物提名1人，教授28人、副教授40人，博士化率达100%。

近五年承担国家、国防与省部级项目120余项，科研总经费1.3亿余元，获省部级科技奖励6项，在Science子刊Science Advances、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition等国内外高水平期刊发表学术论文450余篇。完成科技成果转化10余项，开发的新型动力电池系统已应用于特种车辆、自主式水下航行器和水下无人航行器等，设计开发的超重力化工过程强化技术与装备、太阳能转化利用系统也推广至相关企业并取得良好的经济效益。

二级学科方向:

1．动力机械及工程

   以内燃机、热力涡轮机、内燃发电机和其他新型动力机械及其系统为对象，以工程热力学、流体力学、固体力学、材料学、工程控制理论以及现代设计方法等为基础，研究将各种形式能源高效、可靠、清洁转换为可直接利用的机械能或电能的基本理论及其关键技术。主要研究内容包括：动力系统总体设计与性能优化、动力系统控制理论与智能控制技术、动力机械结构可靠性与振动噪声、涡轮增压理论与技术、内燃机排放净化以及新概念动力机械与系统的设计等。在高强化内燃机数字化设计理论、零部件可靠性关键技术、内燃机电控以及增压等方面在国内具有突出优势。

    2．化工过程机械

    围绕国家节能减排重大战略需求，以化工领域的化学反应机理、流体动力学、传热传质强化为基础理论，研究超重力化工过程强化装备的理论方法和关键技术。主要研究内容包括：污染物减量控制、节能减排及三废治理等技术。在攻克化工领域化学反应与传热传质强化的关键共性科学问题，推动超重力技术在化工过程中的规模化、多元化应用等方面形成了明显的研究特色。

3．新能源科学与工程

    以太阳能、氢能、生物质能等可再生能源为对象，与能源、材料、化学、物理、生物等学科形成交叉，研究可再生能源高效转化、存储与利用的基本理论及关键技术，主要研究内容包括：氢能与燃料电池理论及关键技术，混合动力系统能量管理与控制技术，太阳能高效利用理论与技术，高密度动力电池系统技术，微/纳流动传热传质技术，新能源新型动力装置开发等。在太阳能热利用、海水淡化、动力电池及储制氢等方面形成了明显的研究特色。

4．工程热物理

   围绕能源高效利用中的热质传输与流固耦合理论与技术，以燃烧理论、热机气动热力学、流体动力学、传热传质、流固耦合为理论基础，研究热力系统中能量高效利用的理论方法和关键技术。主要研究内容包括：燃料清洁高效利用与节能技术、强化传热传质、微纳尺度流动传热、数值模拟方法、流体热物性测试以及新型复杂联合循环及其调节、热力系统热管理、分布式能源系统与余热回收。在高效低碳燃烧、热管理和高效热力循环等方面形成了明显的研究特色。