刘焕文,男,1963年生,湖南浏阳人,澳大利亚卧龙岗(Wollongong)大学留学归国博士,现为广西民族大学教授,计算数学学科带头人,教育部“全国优秀教师”,中华全国总工会“五一劳动奖章”获得者,教育部优秀青年教师资助计划人选,广西壮族自治区优秀专家,广西十百千人才工程第二层次人选,广西壮族自治区先进工作者,湘潭大学计算数学专业博士生导师。
主要研究兴趣为海洋波传播的解析模拟,波浪与结构物相互作用的数学模拟,样条函数及偏微分方程数值解。
教育背景
1979.09-1982.06: 湘潭师专(现合并更名为湖南科技大学):基础数学专业。
1985.09-1988.06:湘潭大学数学系:计算数学专业,获理学硕士学位。
1997.03-2000.11:澳大利亚卧龙岗(Wollongong)大学数学与应用统计系:数学专业,获哲学博士学位。
工作经历
1982.06-1985.09: 浏阳县第九中学高中数学教员。
1988.06-2000.12: 广西民族大学数学系助教、讲师、副教授。
2001.01-2001.12: 广西民族大学数学与计算机科学系内聘教授。
2001.12--现在: 广西民族大学理学院教授。
2002.02-2004.01: 新加坡国立大学(NUS)土木系研究学者(Research Fellow)。
2004.05-2004.06: 天津大学港口海岸与近海工程专业特邀教授。
2005.09-现在: 湘潭大学计算数学专业兼职博士生导师。
主要贡献
1. 2005年与林鹏智教授合作发表于国际专业期刊《 Coastal Engineering》(近海工程) 的论文给出了长波被梯形陷坑反射的闭合形式解析解,囊括了美国科学院院士Mei(1989)和美国工程院院士Dean(1964)等人的所有经典结果为特例。美国陆军工程师兵团专家Michalsen等在《 Journal of Waterway Port Coastal and Ocean Engineering》(航道港口近海与海洋工程杂志)2008年134卷1-11页的论文中 将该结果以作者刘焕文和林鹏智的姓命名为刘-林解(LL solution)和刘-林模型(LL model)。美国工程院院士Dean等在《 Coastal Engineering》2005年52卷201页评价“刘-林解具如下价值:提供了验证数值解基础,能够演示宽广波场解,讨论了直线斜坡组成的广泛地形,建立了适当的无量纲变量”。
2. 由荷兰学者Berkhoff于1972 建立的缓坡方程(mild slope equation),可描述折射与衍射双重效应, 是水波理论中非常重要的方程,在学术谷歌中用mild slope equation搜索,可得约23万个条目。但因波色散关系的原因,它具有隐式系数, 其解析解一直无法给出。美国科学院院士Mei 在专著《 水波动力学》第100页断言: 求缓坡方程解析解很困难;美国工程院院士Dean 在专著《 Water Wave Mechanics for Engineers and Scientists》第124页断言: 模型方程解析解没有;澳大利亚学者Zhu等人于国际杂志《 Wave Motion》1996年23 卷353-354页断言:求解析解几乎不可能。台湾学者Hsiao等在国际杂志《 Journal of Marine Science and Technology》2010年写道:虽然缓坡方程只是线性偏微分方程,但解析求解很困难;台湾学者Cheng 在国际杂志《 Ocean Engineering》2011年38卷1918页断言:要想解缓坡方程,数值近似解只能是唯一选择。
2004年与林鹏智教授等合作发表在《 Coastal Engineering》51卷421-437页的论文成功给出了缓坡方程第一个逼近解析解, 该逼近解析技术被台湾成功大学作为博士论文课题予以专门讨论 (缓坡方程之解析, 郑又铭2007年博士论文), 并在国际水波界引发系列后继性研究。
包括以上两部分结果在内的工作以“海洋波传播的解析模拟与交互边界元模拟”为题, 于2010年经广西科技厅组织两位院士和三位国家杰青基金获得者组成的专家组评审, 认定其水平达 国际领先。中国工程设计大师、中国工程院谢世楞院士认为“该项研究具重要理论意义和相应应用价值,总体评价达国际领先水平”。该成果2010年获广西自然科学二等奖(排名第一)。
3.2012年发表于国际专业期刊《 Wave Motion》49卷445-460页的论文,利用微积分学中的隐函数定理,分别导出了波数、相速度和组速度三个隐参数的任意阶导数的递推式,据此第一次给出了求缓坡类方程准确解析解的通用方法。依据此新方法,2013年发表在美国土木工程师协会《 Journal of Engineering Mechanics》139卷第1期39-58的论文,构造了波浪越过带冲刷槽矩形防波堤时修正缓坡方程的解析解,指出了美国科学院院士Mei在其专著《 The Applied Dynamics of Ocean Surface Waves》中有关长波反射系数是周期函数的结论放在整个波谱范围看是不正确的, 因为该文从数学上严格证明了反射系数仅为周期振荡函数, 而非周期函数。
4. 2014年发表于国际专业期刊《 Journal of Engineering Mathematics》87卷的论文,给出了解析求解缓坡方程一个更简便的办法,通过引入具有物理意义的波谱变量kh作为缓坡方程中的自变量(其中h为变水深,k为相应的波数),第一次将隐式缓坡类方程成功转化为显式缓坡类方程,由此建立了一个解析求解缓坡类方程的简便的通用方法。依据此法给出的5个不同地形下修正缓坡方程的解析解已分别在本领域国际权威杂志《 Wave Motion》, 《 Ocean Engineering》(2篇), 《 Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering》和《 Applied Ocean Research》上正式发表,获得了国际海洋工程界和水动力学界的肯定和认可。
学术访问
1996.05-1997.03: 澳大利亚卧龙岗(Wollongong)大学访问学者。
2001.08-2001.10: 澳大利亚卧龙岗(Wollongong)大学访问学者。
2004.05-2004.06:天津大学特邀教授。
2004.08-2004.09: 新加坡国立大学访问学者(Visiting Scientist)。
获得荣誉
1997.03-2000.09: 获澳大利亚政府海外留学生奖学金OPRS。
1997.03-2000.09: 获澳大利亚Wollongong大学的大学奖学金UPA。
2002.01: 入选 教育部优秀青年教师资助计划人选(EYTP1784)。
2002.05: 入选为 广西壮族自治区政府“十百千人才工程”第二层次人选(No.2001224)。
2004.09: 获教育部“全国优秀教师”(第200445078号)。
2004.11: 项目《多元样条函数空间及二元B样条有限元》获 广西科技进步奖三等奖,排名第一。
2005.04: 获广西壮族自治区人民政府授予“广西壮族自治区先进工作者”称号(第05296号)。
2006.05: 获中华全国总工会授予“全国五一劳动奖章”(第0824号)。
2006.09: 获中央统战部“各民主党派、工商联、无党派人士全面建设小康社会作贡献先进个人”。
2006.12: 获广西壮族自治区党委组织部、宣传部、统战部和广西壮族自治区人事厅、教育厅、科技厅联合授予“广西留学回国人员先进个人”称号。
2010.12:项目《 海洋波传播的解析模拟与交互边界元模拟》获 广西自然科学奖二等奖,排名第一。
2013.12:获广西壮族自治区党委和广西壮族自治区人民政府联合授予“广西壮族自治区优秀专家”称号。
部分学术论文
Huan-Wen Liu*, Xiao-Mei Zhou, Explicit modified mild-slope equation for wave scattering by piecewise monotonic and piecewise smooth bathymetries, Journal of Engineering Mathematics (工程数学杂志 ), 2014, Vol. 87, DOI: 10.1007/s10665-013-9661-6.
Bo Liao, Dun-Qian Cao, Huan-Wen Liu*, Wave transformation by a dredge excavation pit for waves from shallow water to deep water, Ocean Engineering (海洋工程 ), 2014, Vol.76, 136–143.
Xi-Yuan Zhai, Huan-Wen Liu*, Jian-Jian Xie, Analytic study to wave scattering by a general Homma island using the explicit modified mild-slope equation, Applied Ocean Research (应用海洋研究) , 2013, Vol.43, 175–183.
Huan-Wen Liu*, Jiong-Xing Luo, Pengzhi Lin, Rui Liu, An analytical solution for long-wave reflection by a general breakwater or trench with curvilinear slopes, ASCE-Journal of Engineering Mechanics (美国土木工程师协会工程力学杂志) , 2013, Vol.139(2), 229–245.
Huan-Wen Liu*, Dan-Juan Fu. Xiao-Ling Sun, Analytic solution to the modified mild-slope equation for reflection by a rectangular breakwater with scour trenches, ASCE-Journal of Engineering Mechanics (美国土木工程师协会工程力学杂志) , 2013, Vol.139(1), 39-58.
Huan-Wen Liu*, Qiu-Yue Wang, Guoji Tang, Exact solution to the modified mild-slope equation for wave scattering by a cylinder with an idealized scour pit, ASCE-Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering (美国土木工程师协会航道港口近海与海洋工程杂志) , 2013, Vol. 139, No. 5, 413-423.
Jian-Jian Xie, Huan-Wen Liu*, Analytical study for linear wave transformation by a trapezoidal breakwater or channel, Ocean Engineering (海洋工程) , 2013 , Vol.64, 49-59.
Huan-Wen Liu*, Jian-Jian Xie, Series solution to the modified mild-slope equation for wave scattering by Homma islands, Wave Motion (波浪运动) , 2013, Vol.50, 869-884.
Huan-Wen Liu*, Jiong-Xing Luo, An analytical solution for linear long wave reflection by two submerged rectangular breakwaters, Journal of Marine Science and Technology (海洋科学与技术杂志), 2013, Vol. 21, 142-148.
Huan-Wen Liu*, Jian-Jian Xie, Zhang-Hua Luo, An analytical solution for long-wave scattering by a circular island mounted on a general shoal, ASCE-Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering (美国土木工程师协会航道港口近海与海洋工程杂志) , 2012, Vol.138, 425-434.
Jian-Jian Xie, Huan-Wen Liu*, An exact analytic solution to the modified mild-slope equation for waves propagating over a trench with various shapes, Ocean Engineering (海洋工程) , 2012, Vol.50, 72-82.
Huan-Wen Liu*, Jing Yang, Pengzhi Lin, Analytic solution to the modified mild-slope equation for wave propagation over one-dimensional piecewise smooth topographies, Wave Motion (波浪运动) , 2012, Vol.49, 445-460.
Huan-Wen Liu*, Jian-Jian Xie, Discussion of ``Analytic solution of long wave propagation over a submerged hump" by Niu and Yu (2011), Coastal Engineering (近海工程) , 2011, Vol.58, 948-952.
Huan-Wen Liu*, Jian-Jian Xie, Pengzhi Lin, Analytical solution for long wave reflection by a rectangular obstacle with two scour trenches, ASCE-Journal of Engineering Mechanics (美国土木工程师协会工程力学杂志) , 2011, Vol.137, 919-930.
Song-Ping Zhu*, Huan-Wen Liu, Timothy R. Marchant, A perturbation DRBEM model for weakly nonlinear wave run-ups around islands, Engineering Analysis with Boundary Elements (工程的边界元分析) , 2009, Vol.33, 63-76.
Huan-Wen Liu, Yanbao Li*, An analytical solution for long-wave scattering by a submerged circular truncated shoal. Journal of Engineering Mathematics (工程数学杂志) , 2007, Vol.57, 133-144.
Huan-Wen Liu*, Pengzhi Lin, An analytic solution for wave scattering by a circular cylinder mounted on a conical shoal, Coastal Engineering Journal (近海工程杂志) , 2007, Vol.49, 393-416.
Pengzhi Lin*, Huan-Wen Liu, Scattering and trapping of wave energy by a submerged truncated paraboloidal shoal, ASCE-Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering (美国土木工程师协会航道港口近海与海洋工程杂志) , 2007, Vol.133, 94-103.
Huan-Wen Liu*, Pengzhi Lin, An improved general dual reciprocity boundary element model for wave scattering by a truncated shoal, Journal of Coastal Research (近海研究杂志) , 2006, SI39, 1463-1467.
Huan-Wen Liu*, Pengzhi Lin, Discussion of “Wave transformation by two-dimensional bathymetric anomalies with sloped transitions”[Coast. Eng. 50 (2003) 61-84], Coastal Engineering (近海工程) , 2005, Vol.52, 197-200.
Pengzhi Lin*, Huan-Wen Liu, Analytical study of linear long-wave reflection by a two-dimensional obstacle of general trapezoidal shape, ASCE-Journal of Engineering Mechanics (美国土木工程师协会工程力学杂志) , 2005, Vol.131, 822-830.
Huan-Wen Liu, Pengzhi Lin*, N.Jothi Shankar, An analytical solution of the mild-slope equation for waves around a circular island on a paraboloidal shoal, Coastal Engineering (近海工程) , 2004, Vol.51, 421-437.
Song-Ping Zhu*, Huan-Wen Liu, Ke Chen, A general DRBEM model for wave refraction and diffraction, Engineering Analysis with Boundary Elements (工程的边界元分析), 2000, Vol.24, 377-390.