Sus temas de investigación son: física de la turbulencia y transición hidrodinámica, simulación numérica de flujos turbulentos y combustión, dinámica de torbellinos, gráficos por ordenador para análisis de experimentos, teoría de flujos a bajos números de Reynolds, simulación numérica de flujos transónicos (1986-92), mezcla turbulenta mono- y multi-fásica (1976-91), proceso digital de imágenes y aplicaciones (1979-90), análisis numérico de flujos convectivos (1982-86), codificación de información geográfica (1977-81), control y predicción de contaminantes atmosféricos (1975-77), teoría de ondas no-lineales y resonancia (1971-74) y, más recientemente, la aplicación de la inteligencia artifical a la creación científica.

Miembro del Consejo Editorial del J. of Turbulence, de Multiscale Modeling and Simulation, SIAM (2001-2005), del European J. Mechanics B: Fluid Mechanics (1992-2003) y de Nonlinearity (1992-1995). Miembro del Consejo Evaluador del Centre for Turb. Res., Stanford University y evaluador de numerosas revistas, entre ellas J. Fluid Mechanics, Phys. Fluids, Europhys. Lett., Fluid Dynam. Res., Phys. Rev. Letters, J. Comput. Physics., así como de la National Science Foundation, USA, del CICYT en España, del Consejo Regional de Investigación Aragón, y de la NATO, del European Research Council, y de la iniciativa Europea de supercomputación PRACE. Editor asociado de Physics of Fluids (1998-2002) y colaborador a los Mathematical Reviews de la American Mathematical Society (1978-1990).

Ha participado como investigador principal en numerosos contratos de investigación, tanto industriales como institucionales, incluyendo dos Advanced Grants consecutivas del European Research Council (2011-2021). Ha participado también en la organización de conferencias, 11 de ellas como director o codirector.

Es autor de más de cien publicaciones en revistas internacionales evaluadas, 9 libros, 85 capítulos de libros y conferencias invitadas, 13 cursos invitados, 21 informes técnicos y numerosas otras publicaciones, con un total de más de 5000 citas. Ha dirigido 15 tesis doctorales.

Es académico numerario de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales del Instituto de España. Fellow electo de la American Physical Society, del Institute of Physics de Londres y de la European Mechanics Society (Euromech). Es miembro de la American Mathematical Society, y del Management Board de ERCOFTAC (Europ. Res. Comm. on Flow Turb. and Combustion). Ha sido coordinador Nacional del Fluid Dynamics Panel y director del WG-21 (Data base of experimental data in turbulence) de AGARD/NATO (1987-98), y delegado Español en la International Federation for Information Processing (1984-86). Ha sido miembro del European Turbulence Conference Committee (EUROMECH) (1990-1994, 2003-2007), del Comité de Congresos de IUTAM (1995-2002), de la Association for Computing Machinery (1984-2005), de su SIGGRAPH (Computer Graphics), y de la Asociación Española de Informática y Automática (1984-1998).

Recibió el premio de la Real Academia de Ciencias en 1998, y el de mecánica de fluidos de Euromech en 2018.