<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1464716</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2024.1464716</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A reduced-order boundary element method for two-dimensional acoustic scattering</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Zhong et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1464716">10.3389/fphy.2024.1464716</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zhong</surname>
<given-names>Senhao</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>Xinbo</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2791633/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>Jing</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Jie</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Solux College of Architecture and Design</institution>, <institution>University of South China</institution>, <addr-line>Hengyang</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>College of Mining Engineering</institution>, <institution>Taiyuan University of Technology</institution>, <addr-line>Taiyuan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Center for Strategic Assessment and Consulting</institution>, <institution>Academy of Military Science</institution>, <addr-line>Beijing</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<sup>4</sup>
<institution>Computer Engineering Department</institution>, <institution>Taiyuan Institute of Technology</institution>, <addr-line>Taiyuan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1306339/overview">Leilei Chen</ext-link>, Huanghuai University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2572289/overview">Xudong Li</ext-link>, Chinese Academy of Sciences (CAS), China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2814488/overview">Jing Fang</ext-link>, Dalian Maritime University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2834824/overview">Lu Meng</ext-link>, Taiyuan University of Science and Technology, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Xinbo Jiang, <email>jiangxinbo2002@usc.edu.cn</email>; Jing Du, <email>jdstarry@aliun.com</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>05</day>
<month>12</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>12</volume>
<elocation-id>1464716</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>07</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>18</day>
<month>11</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2024 Zhong, Jiang, Du and Liu.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Zhong, Jiang, Du and Liu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>This study presents a novel method for wideband acoustic analysis using the Boundary Element Method (BEM), addressing significant computational challenges. Traditional BEM requires repetitive computations across different frequencies due to the frequency-dependent system matrix, resulting in high computational costs. To overcome this, the Hankel function is expanded into a Taylor series, enabling the separation of frequency-dependent and frequency-independent components in the boundary integral equations. This results in a frequency-independent system matrix, improving computational efficiency. Additionally, the method addresses the issue of full-rank, asymmetric coefficient matrices in BEM, which complicate the solution of system equations over wide frequency ranges, particularly for large-scale problems. A Reduced-Order Model (ROM) is developed using the Second-Order Arnoldi (SOAR) method, which retains the key characteristics of the original Full-Order Model (FOM). The singularity elimination technique is employed to directly compute the strong singular and super-singular integrals in the acoustic equations. Numerical examples demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed approach, showing its potential for large-scale applications in noise control and acoustic design, where fast and precise analysis is crucial.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>boundary element method</kwd>
<kwd>SOAR</kwd>
<kwd>Taylor expansion</kwd>
<kwd>sound barrier</kwd>
<kwd>acoustic scattering</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Interdisciplinary Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>In the acoustics domain, simulating and analyzing the propagation of sound waves through complex structures is essential. Frequency sweep calculations play a pivotal role in understanding sound wave behavior across various frequencies, crucial for designing effective acoustic barriers and noise reduction devices. Traditional methods for these calculations often utilize the finite element method (FEM) or the boundary element method (BEM). It is common knowledge that BEM is frequently utilized to address acoustic issues because of its superior accuracy and simplicity in mesh creation [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. For external acoustic problems, it naturally satisfies the Sommerfeld radiation condition at infinity [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. Conventional sound pressure calculations are typically optimized for specific frequencies, limiting their applicability across a broader frequency spectrum. To address this limitation, broadband analysis is introduced to provide results over a wider range of frequencies [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. Nevertheless, in broadband analysis, the frequency band within a given range is segmented, and the coefficient matrix along with the boundary elements system equation is recalculated at every distinct frequency point. This procedure results in substantial computational expense. This study presents an efficient approach for rapid frequency sweep calculations in broadband acoustics.</p>
<p>When performing broadband acoustic analysis with the BEM, the frequency dependence of the <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> results in coefficient matrices that change with frequency [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. Consequently, for large-scale issues, the approach is particularly time-consuming because the boundary element system equations must be recalculated for every discrete frequency point. Researchers came up with a number of techniques to speed up the broadband analysis computational process to address this problem [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. A three-dimensional (3D) axisymmetric multifrequency acoustic analysis technique called the Linear Frequency Interpolation Technique (FIT) was proposed by Vanhille et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. In this approach, the second-order isoparametric segment of the Helmholtz Integral Equation (HIE) is discretized. Despite its effectiveness, FIT requires substantial storage capacity. Li [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] addressed the issue by separating the frequency terms from the damping function through power series expansions of sine and cosine functions into algebraic polynomials, which significantly reduced computational time for multifrequency problems. Similarly, Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] tackled multifrequency issues using BEM and incorporated series expansion techniques in their calculations, which offer high accuracy and computational efficiency [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. The advantages of using series expansion are precision and computational economy [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. In this study, the frequency-related and frequency-unrelated components of the product function in the Boundary Integral Equations (BIE) are separated using a Taylor series expansion.</p>
<p>In the realm of acoustic computations using the BEM, coefficient matrices exhibit characteristics of being asymmetric, full-rank, and dense [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. These attributes contribute to diminished computational efficiency, particularly evident in scenarios involving large-scale problems [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. Model Order Reduction (MOR) emerges as a viable solution to this challenge [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. Among the most prominent MOR techniques [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] is Proper Orthogonal Decomposition (POD) [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>]. However, the quality of the simplified model is not guaranteed, as it depends on the representativeness of the snapshots (or primary frequencies) selected during the POD process [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>]. The second-order Arnoldi (SOAR) algorithm for two-dimensional (2D) linear systems, which was introduced by Bai et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>], has garnered interest from numerous scholars. The full-order model (FOM) gets mapped onto the projection space. SOAR facilitates the acquisition of an orthogonal basis within the projection space and the construction of a Reduced-Order Model (ROM) that preserves the characteristics of the initial model. Furthermore, the SOAR method finds extensive application in structural acoustic analysis, second-order dynamical system modeling [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], and quadratic eigenvalue problems [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>].</p>
<p>Singular Helmholtz boundary integral equations may fail to yield unique solutions when applied to exterior boundary value problems. To address this issue, two primary approaches have been proposed [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>]. The Combined Helmholtz Integral Equation Formula (CHIEF), cited in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>], effectively addresses this issue by introducing additional HIE within the internal domain [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]. The resulting overdetermined system of equations can be solved using the method of least squares. However, determining the optimal number and placement of internal points, particularly for issues of high frequency, remains challenging. The Burton-Miller method [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>] presents another useful strategy for handling non-unique solutions, offering a linear formulation of the Classical Boundary Integral Equation (CBIE) and its associated Normal Derivative Boundary Integral Equation (NDBIE). If the boundary is nonsmooth, NDBIE becomes hypersingular, requiring special numerical treatment. This study utilizes Cauchy principal value integrals and Hadamard finite part integrals for handling singular integrals.</p>
<p>To enable the application of the Boundary Element Method (BEM) in 2D acoustic computations across a wide frequency range, this study proposes the following enhancements:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Frequency-dependence elimination for the 2D acoustic state boundary integral equation using Taylor series expansion.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> A ROM of a 2D acoustic state system based on SOAR is proposed.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The singularity elimination technique is suggested for accurately resolving the singularities in the boundary integrals present in the Taylor series expansion formulation.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>This article has the following structure. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> details the BEM formulation for acoustic state analysis. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> elaborates on the BEM formulation with Taylor series expansion for acoustic state analysis. MOR built on the adaptive SOAR method is employed in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> to speed up the BEM computation for 2D broadband acoustic situations. The treatment of singular integrals in kernel function border integrals is described in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>. <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref> includes multiple numerical instances that verify the effectiveness of the proposed algorithm. Finally, conclusions and further discussions are drawn in <xref ref-type="sec" rid="s7">Section 7</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 BEM formulations for acoustic state analysis</title>
<p>The Helmholtz half-space problem can be represented by the following BIE and normal derivative boundary integral equation (HBIE).<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> signifies the field point, <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the source point, and <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the normal derivative of the sound pressure <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>: <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is located on a border that is smooth <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Acoustic pressure incident at position <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given by <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The function of Green <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and its derivatives in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> are presented as follows, which can be expressed in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>.<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="cases">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where the <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>th order first kind Hankel function is indicated by <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes by the wave number, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Cartesian component of <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the distance between the field and source locations is represented by the formula <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>For exterior acoustic problems, using either <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> alone can lead to non-uniqueness of the solution at certain imaginary frequencies. According to the Burton-Miller idea, a linear combination of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> can effectively resolve this issue. The Burton-Miller formulation is expressed as follows [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>].<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>in which <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the coupling parameter: defined as <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in other cases.</p>
<p>By discretizing the structural boundary into several elements using constant elements and introducing the coefficient matrix, <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> can be reformulated as follows<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">inc</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates the quantity of degrees of freedom.) are the coefficient matrices. They are asymmetric, fully populated, and frequency-related. The column vectors <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively, represent the sound pressure and the acoustic flux at the collocation locations. <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">inc</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the vector of the incident wave.</p>
<p>To determine the sound pressure values at the boundary surface nodes, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> needs to be solved. Subsequently, the sound pressure can be computed at any point within the acoustic domain by using <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> with <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Its sound pressure, <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, can be written as follows if the computation takes into account the external acoustic field.<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">inc</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where the matrices <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as well as the vector <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are similar to those in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref>, except that the source point <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is outside the structure domain. And <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates the quantity of degrees of freedom.)</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Frequency sweep analysis for acoustic state</title>
<p>In broadband acoustic analysis using BEM, the frequency-dependent coefficient matrices result in time-consuming repetitive computations and repeated solutions of the system equations, posing challenges for practical engineering applications. This frequency dependence arises because the underlying solution is inherently frequency-related. To address this issue, the frequency dependence of the coefficient matrix is eliminated by applying the Taylor series theorem.</p>
<p>The Taylor series expansion of <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>] is given by<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a fixed frequency expansion point. As seen in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, the fixed expansion point in this paper is the midway point of the frequency band.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Calculate the frequency band.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g001.tif"/>
</fig>
<p>Considering an incident wave traveling along the <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis, the Taylor series expansion of the term related to <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> can be expressed as follows<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis coordinate of the source point, with <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being either <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The terms of incident wave in <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> are Taylor series expanded into<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The expansion expression for the integral of the kernel functions is obtained by combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref>.<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>By combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>, an expression related to the incident wave in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> is obtained.<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where the respective components can be expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>.<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>A new formulation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> is given below by substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref>.<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">  <mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left"> <mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>By discretizing <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref> using constant elements, the following matrix expression is derived.<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m68">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>Due to the linearization of the BEM system, the solutions <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equation 16</xref> with truncation term <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref>.<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where the respective solutions of the following system equations are <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,j</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The coefficient matrices <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> are frequency unrelated. Thus, it only needs to be solved once for wide-frequency acoustic problems, eliminating the need for repetitive calculations of coefficient matrices in BEM systems. However, there is another disadvantage of this method, which is that it is still very difficult to solve the equations directly using GMRES for large problems with multiple frequencies because the coefficient matrices are full-rank and asymmetric and the truncation terms require high storage capacity <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It is evident from observation that <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> is the second-order system equation concerning frequency. An efficient SOAR method is presented in [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>] to accelerate the broadband solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Dimension reduction of BEM system for acoustic state analysis</title>
<p>In this section, an effective SOAR method is proposed to expedite the solution of the coefficient matrix by reducing the dimensionality of the 2D system. This projection technique is predicated on the Krylov subspace of second order. By using the method, a system with an equivalent second-order structure but with a diminished state space dimension is created. In <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref>, the frequency-independent coefficients <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are utilized to construct the frequency-unrelated orthogonal basis iteratively, implementing the SOAR algorithm.</p>
<p>In this work, the scattering of an incident wave by a rigid structural surface is considered. The vectors <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> vanish because the particle velocity on the surface of the structure is zero. Thus, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> can be rewritten as<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the coefficients in <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> are utilized to create frequency-independent orthogonal bases, then <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> is re-expressed as<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It should be noted that <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 21</xref> is not an approximation of the original system equation; rather, it is used for the construction of the orthogonal basis. <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 21</xref>, approximated around a chosen expansion point <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, can be expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref>.<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Following the SOAR method procedure outlined in Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>], a sequence of frequency-independent orthogonal bases <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was constructed in the second-order Krylov subspace <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> using the coefficients from <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref>, where <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Equation 23</xref>.<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>span</mml:mtext>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>where the respective quantities are shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>.<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="cases">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>for</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>&#x2113;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To define a reduced system equation of the initial <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Equation 20</xref>, the projection subspace is constructed by spanning a sequence of nonzero columns of <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Equation 20</xref> is reformulated as <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>.<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>Subsequently, the simplified system equation at the expansion point <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be stated as <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equation 26</xref>.<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where the coefficient matrix is shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equation 27</xref>.<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left" class="cases">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The relation between the solution of FOM and ROM is expressed as<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>th order Pad&#xe9;-type approximation of <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> about the fixed expansion point <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Equation 29</xref>.<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>inc,j</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the ROM, <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> matrices where <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x226a;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This significantly reduced storage requirements and improved computational efficiency. At the collocation points on the structural surface, the sound pressure can be obtained using <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Equation 28</xref>. Afterward, at any point within the acoustic domain, <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref> can be used to get the sound pressure value.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Singular integral in BEM</title>
<p>The boundary integral of the kernel function in <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref> can be expressed as the sum of singular and non-singular terms.<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">non&#x2212;singular</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">singular</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the element that contains the source point <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the boundary <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that does not contain <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since the integral does not exhibit singularity on the boundary <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, Gauss quadrature can be employed for its solution. However, the integral over the boundary <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is singular and must be processed to do a numerical calculation.</p>
<p>The steps for handling singular integrals are as follows:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. Suppose there is a singular function <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. First, perform a singular order analysis on the integrand to obtain a simple function <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that shares the same order of singularity.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2. Then, split the integral of the singular function into two parts: one part is the integrand minus the simple function <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the other part is the integral of the simple function <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Since <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is non-singular, it can be directly computed using Gaussian-Legendre quadrature. Although <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> retains its singularity, its simple form allows for accurate integral results through various methods, such as integration by parts, the Cauchy principal value, and the Hadamard finite part integral.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3. Finally, adding these two parts yields the accurate integral value of the original singular function <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>In this study, singular integrals are handled using the Cauchy principal value and the Hadamard finite part integral methods. With reference to <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, let <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent a semicircle of radius <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x5c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> can be used to rewrite the singular integral term in <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Equation 31</xref>.<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>The constant element <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is connected to an infinitesimal semicircle. Normal derivatives at source points <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and field points <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are represented by the notations <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g002.tif"/>
</fig>
<p>When <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, hence <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are all zero. Therefore, the singular integrals in <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref> are present only in <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>To facilitate the derivation of singular integrals, the singular terms of <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are denoted as <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively.<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Equation 31</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref>, the integrals <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be restated as<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The non-singular terms in <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equation 33</xref> are computed using Gaussian quadrature. The singular part of <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and that of <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Thus, their m-th derivatives are represented as <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Equations 34</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">35</xref>.<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Equation 34</xref> into the first equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equation 33</xref>, the two singular terms <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equation 33</xref> can be expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Equation 36</xref>.<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the length of the element.</p>
<p>Similarly, by substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Equation 34</xref> into the second equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equation 33</xref>, the expressions for <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are obtained.<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;0</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>lim</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">Equation 37</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">Equation 38</xref>, the expression for the singular integral is derived as <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref>.<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;0</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>ln</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mtext>i</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Numerical example</title>
<p>Three computational examples are presented in this section to evaluate the performance of the proposed algorithm. The research employed the Fortran 90 programming language to conduct numerical simulations. 64 GB of RAM and an Intel (R) Core (TM) i9-10900H Central Processing Unit (CPU) were installed on a desktop computer to perform calculations.</p>
<p>In the simulations, some common parameters are as follows: an incident wave with an amplitude of <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> propagating in the positive <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis direction, expressed as <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The medium for the acoustic wave is air, with a density of 1.21 <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a speed of 343 <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<sec id="s6-1">
<title>6.1 Acoustic scattering by an infinitely rigid cylinder</title>
<p>The acoustic scattering from a cylinder can be reduced to a two-dimensional problem by assuming that a plane wave beam acts on an infinitely rigid cylinder (see <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>). And a plane wave follows the positive <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis of propagation. The cylinder is centered at (0 <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 0 <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) with a radius of 1 <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the circumference is discretized using 720 constant boundary elements. Additionally, the coordinates of the calculation point are (3 <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 0 <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) (see <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>).</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>The infinite cylinder serves as the design domain for sound scattering.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g003.tif"/>
</fig>
<p>The problem of acoustic scattering by an infinitely rigid cylinder has the analytical solution, which is represented as <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">Equation 40</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>].<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>In the above equation, <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1 for <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0, and <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 2 otherwise, where <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the Neumann symbols. The expansion consists of 50 terms, and at the detection point, <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0.</p>
<p>The relative error between the numerical result computed and the analytical solution is evaluated, as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e41">Equation 41</xref>, to ensure that the proposed approach is accurate.<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denotes the computational points within the domain, the numerical solution for sound pressure is represented by <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the analytical solution for sound pressure is denoted by <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The number of computed points, <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 720, is evenly distributed along the perimeter of the circle shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>, which has a radius of <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 3 <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> shows the sound pressure amplitude at the computed location (3 <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 0 <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) obtained using the proposed algorithm. The analytical solution and this outcome are contrasted. Numerical simulations considered two distinct intervals (300, 400) Hz and (400, 500) Hz. In the frequency interval <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">lef</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">rig</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the fixed expansion point is the midpoint frequency <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">lef</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">rig</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula>2. &#x201c;<inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mn>03</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x201d;, &#x201c;<inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mn>06</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x201d;, and &#x201c;<inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mn>08</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x201d; denote the retention of the first 3, 6, and 8 terms of the Taylor expansion, respectively. The ROM attainments by the SOAR approach have an order of 10.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>The sound pressure amplitudes at the computational point located at (3 m, 0 m) in two different frequency ranges were obtained using the analytical solution and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (300,400) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (400,500) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g004.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> demonstrates that the sound pressure amplitude values derived from various Taylor series terms of the proposed algorithm are comparatively consistent with the analytical solution. Due to the fixed expansion point being the midpoint of the frequency interval, significant differences occur at the two ends of each frequency interval. In order to minimize the disparity between the analytical and numerical solutions, we subdivided the frequency intervals (300, 400) Hz and (400, 500) Hz into four sub-intervals each, and then recalculated the numerical simulations.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> presents the results of the analytical and numerical solutions for the four sub-intervals after subdivision. It is evident that the numerical solutions match the analytical solutions very closely. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> shows the relative errors between them. Based on the observations, it can be inferred that the relative error is sufficiently minimal and exhibits little fluctuation when six or more expansion terms are used.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>The sound pressure amplitudes at the computational point located at (3 m, 0 m) in four different frequency ranges were obtained using the analytical solution and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (300,350) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (350,400) Hz, <bold>(C)</bold>. f = (400,450) Hz, <bold>(D)</bold>. f = (450,500) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>The relative error of the sound pressure at the point of calculation (3 m, 0 m) for different expansion terms was derived through the utilization of the analytical solution and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (300,350) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (350,400) Hz, <bold>(C)</bold>. f = (400,450) Hz, <bold>(D)</bold>. f = (450,500) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g006.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> illustrates how long it takes to compute the point sound pressure amplitude using both the conventional boundary element method (DBEM) and the proposed approach. The frequency sweep range is (300, 400) Hz, with the number of frequency sweeps set to 200 and 1,000, respectively. The ROM attainments by the SOAR approach have an order of 10. It can be observed that for wide-frequency sweep calculations, when compared to the DBEM, the proposed method takes a lot shorter amounts of time. Moreover, the more frequency sweeps performed, the greater the time savings, indicating higher efficiency. Based on the above analysis, six terms for the Taylor series expansion are advised in computational simulations to minimize CPU time.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>The sound pressure amplitudes at the computational point located at (3 m, 0 m) in two different frequency ranges were obtained using the analytical solution and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. Frequency step length = 0.5 Hz., <bold>(B)</bold>. Frequency step length = 0.1 Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6-2">
<title>6.2 Acoustic scattering by tree-shaped sound barriers</title>
<p>Traffic noise is a major source of environmental noise in urban areas, significantly impacting health and quality of life. The use of sound barriers can mitigate the effects of traffic noise on both the environment and human health.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> depicts a tree-shaped sound barrier model, where the model boundary is discretized into 868 scattered points by constant elements. The remaining parameters for the tree-shaped sound barrier model are as follows: the trunk and four branches of the tree-shaped sound barrier are each 0.5 <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in length and 0.3 <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in width. The base of the trunk measures 0.8 <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in length and 0.3 <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in width. A Tree-shaped sound barrier scatters a plane wave that is traveling along the positive <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-axis with an amplitude of <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 1. The observation point is located at (14 <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 2 <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>The design domain of the tree-shaped sound barrier model.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g008.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref> depicts the amplitude, imaginary part and real part of the sound pressure at the observation point, obtained using the traditional boundary element method and different Taylor series expansion terms of the proposed algorithm. The figure shows that as the number of Taylor expansion terms increases, the sound pressure results obtained by the proposed approach converge. Due to the fixed frequency expansion point being located at the midpoint of the frequency range, discrepancies appear at the ends of the interval, whereas other regions show good agreement. The frequency band of (150, 200) Hz is split into two sub-intervals, and numerical simulations are conducted separately for each sub-interval. The simulation results are shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>. From <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>, it can be concluded that the results obtained with different Taylor expansion terms are in high agreement with those obtained using the DBEM.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>The sound pressure findings at a computing position (14 m, 2 m) that were acquired using DBEM and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. Real part, <bold>(B)</bold>. Imaginary part, <bold>(C)</bold>. Sound pressure amplitude.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g009.tif"/>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>At a point of computation (14 m, 2 m), the sound pressure amplitude were acquired using DBEM and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (150,175) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (175,200) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g010.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> presents the relative error between the results at the calculation points for different expansion terms and those from the traditional boundary element method. The figure indicates that if there are six or more Taylor expansion terms, the relative error remains consistently low and stable. <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref> displays the sound pressure amplitudes at various frequency points obtained through two different algorithms, along with the relative errors between them.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>The relative error of the sound pressure at the point of calculation (14 m, 2 m) for different expansion terms was derived through the utilization of the DBEM and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (150,175) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (175,200) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g011.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Sound pressure values and relative errors for different taylor expansion terms.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th rowspan="2" align="center">Frequency</th>
<th rowspan="2" align="center">DBEM</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_03</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_06</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_08</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_10</th>
</tr>
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">150</td>
<td align="center">0.89217</td>
<td align="center">0.90074</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.89053</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.89235</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.89215</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">155</td>
<td align="center">1.08997</td>
<td align="center">1.08959</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.08995</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.08998</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.08998</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">160</td>
<td align="center">1.22135</td>
<td align="center">1.22131</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.22132</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.22137</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.22136</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">165</td>
<td align="center">1.29554</td>
<td align="center">1.29557</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.29556</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.29555</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.29555</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">170</td>
<td align="center">1.37634</td>
<td align="center">1.37727</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.37632</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.37633</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.37633</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">175</td>
<td align="center">1.52724</td>
<td align="center">1.53539</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.52657</td>
<td align="center">4<inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.52733</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.52723</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">180</td>
<td align="center">1.69679</td>
<td align="center">1.69526</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.69681</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.69678</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.69678</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">185</td>
<td align="center">1.67760</td>
<td align="center">1.67758</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.67759</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.67759</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.67759</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">190</td>
<td align="center">1.50347</td>
<td align="center">1.50345</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.50346</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.50346</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.50346</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">195</td>
<td align="center">1.32502</td>
<td align="center">1.32549</td>
<td align="center">4<inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.32500</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.32501</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.32501</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">200</td>
<td align="center">1.18539</td>
<td align="center">1.17692</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.18556</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.18536</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.18538</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s6-3">
<title>6.3 Acoustic scattering by room</title>
<p>This section demonstrates the calculation of sound pressure amplitudes at observation points within a two-dimensional room. Both the BEM and the Taylor series expansion-based BEM accelerated by the SOAR algorithm are employed. The results from these methods are then compared and analyzed. As depicted in <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12</xref>, the two-dimensional room model measures 4.5 <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in height and 5.3 <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in width. The boundary is divided into 994 discrete points using constant elements. A wave with an amplitude of 1, traveling in the positive <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>-direction, is scattered by the room. The observation point is situated at (10 <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,2 <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<fig id="F12" position="float">
<label>FIGURE 12</label>
<caption>
<p>Acoustic scattering design domain for two-dimensional room.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g012.tif"/>
</fig>
<p>The frequency range scanned in <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure 13</xref> spans from 200 Hz to 250 Hz and from 250 Hz to 300 Hz. <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure 13</xref> indicates that the sound pressure amplitudes obtained by both methods exhibit good agreement within the intervals of (210, 235) Hz and (260, 290) Hz, but show significant discrepancies at the ends of these intervals. The discrepancy arises because the frequencies used for calculations within each frequency sweep interval are centered on the midpoint of the interval. Consequently, the further a frequency is from the midpoint, the greater the error in the calculated result. To enhance accuracy and diminish errors, the intervals (200, 250) Hz and (250, 300) Hz are subdivided into four sub-intervals each. Within each sub-interval, calculations are performed using the midpoint frequency. The outcomes are illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref> indicates a high level of agreement between the results obtained by the two algorithms, this suggests that narrowing the intervals to enhance the precision of the algorithm proposed is effective.</p>
<fig id="F13" position="float">
<label>FIGURE 13</label>
<caption>
<p>The sound pressure amplitudes at the computational point located at (10 m, 2 m) in four different frequency ranges were obtained using the DBEM and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (200,250) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (250,300) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g013.tif"/>
</fig>
<fig id="F14" position="float">
<label>FIGURE 14</label>
<caption>
<p>The sound pressure amplitudes at the computational point located at (10 m, 2 m) in four different frequency ranges were obtained using the DBEM and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (200,225) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (225,250) Hz, <bold>(C)</bold>. f = (250,275) Hz, <bold>(D)</bold>. f = (275,300) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g014.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref> illustrates the errors between the two algorithms. It is evident that with six or more terms in the Taylor series expansion, the error remains stable and within an acceptable range. <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> presents the sound pressure amplitudes and corresponding relative errors at different frequency points.</p>
<fig id="F15" position="float">
<label>FIGURE 15</label>
<caption>
<p>The relative error of the sound pressure at the point of calculation (10 m, 2 m) for different expansion terms was derived through the utilization of the DBEM and SOAR Accelerated Taylor Extension-based BEM: <bold>(A)</bold>. f = (200,225) Hz, <bold>(B)</bold>. f = (225,250) Hz, <bold>(C)</bold>. f = (250,275) Hz, <bold>(D)</bold>. f = (275,300) Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1464716-g015.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Sound pressure values and relative errors for different taylor expansion terms.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th rowspan="2" align="center">Frequency</th>
<th rowspan="2" align="center">DBEM</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_03</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_06</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_08</th>
<th colspan="2" align="center">Taylor_10</th>
</tr>
<tr>
<th align="center">
<inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">200</td>
<td align="center">1.73971</td>
<td align="center">1.65520</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.73826</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.73975</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.73971</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">205</td>
<td align="center">3.77269</td>
<td align="center">3.55690</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">3.77243</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">3.77270</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">3.77269</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">210</td>
<td align="center">0.65607</td>
<td align="center">0.65559</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m310">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.65607</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.65607</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m312">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.65607</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">215</td>
<td align="center">1.69961</td>
<td align="center">1.69936</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m314">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.69961</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.69961</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.69961</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">220</td>
<td align="center">1.08095</td>
<td align="center">1.06445</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.08098</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.08095</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.08095</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">225</td>
<td align="center">2.33577</td>
<td align="center">2.19804</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2.33345</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2.33582</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2.33577</td>
<td align="center">4<inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m325">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">230</td>
<td align="center">1.01752</td>
<td align="center">1.05120</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m326">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.01745</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m327">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.01753</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m328">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.01753</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m329">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">235</td>
<td align="center">0.89543</td>
<td align="center">0.89551</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m330">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.89543</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m331">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.89543</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m332">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.89543</td>
<td align="center">6<inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m333">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">240</td>
<td align="center">0.59929</td>
<td align="center">0.60016</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m334">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.59929</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m335">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.59929</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m336">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.59929</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m337">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">245</td>
<td align="center">1.25059</td>
<td align="center">1.23222</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m338">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.25055</td>
<td align="center">4<inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m339">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.25059</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m340">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.25059</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m341">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">250</td>
<td align="center">1.54559</td>
<td align="center">1.15591</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf301">
<mml:math id="m342">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.54341</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf302">
<mml:math id="m343">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.54564</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf303">
<mml:math id="m344">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.54559</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf304">
<mml:math id="m345">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">255</td>
<td align="center">0.85390</td>
<td align="center">0.81109</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf305">
<mml:math id="m346">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.85373</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf306">
<mml:math id="m347">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.85390</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf307">
<mml:math id="m348">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.85390</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf308">
<mml:math id="m349">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">260</td>
<td align="center">0.86751</td>
<td align="center">0.86747</td>
<td align="center">4<inline-formula id="inf309">
<mml:math id="m350">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.86751</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf310">
<mml:math id="m351">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.86751</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf311">
<mml:math id="m352">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.86751</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf312">
<mml:math id="m353">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">265</td>
<td align="center">0.44207</td>
<td align="center">0.44203</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf313">
<mml:math id="m354">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.44207</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf314">
<mml:math id="m355">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.44207</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf315">
<mml:math id="m356">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.44207</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf316">
<mml:math id="m357">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">270</td>
<td align="center">1.23592</td>
<td align="center">1.32387</td>
<td align="center">7<inline-formula id="inf317">
<mml:math id="m358">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.23587</td>
<td align="center">4<inline-formula id="inf318">
<mml:math id="m359">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.23592</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf319">
<mml:math id="m360">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.23592</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf320">
<mml:math id="m361">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">275</td>
<td align="center">4.30881</td>
<td align="center">4.16733</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf321">
<mml:math id="m362">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">4.32828</td>
<td align="center">5<inline-formula id="inf322">
<mml:math id="m363">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">4.30844</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf323">
<mml:math id="m364">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">4.30882</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf324">
<mml:math id="m365">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">280</td>
<td align="center">2.11202</td>
<td align="center">2.16971</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf325">
<mml:math id="m366">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2.11221</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf326">
<mml:math id="m367">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2.11202</td>
<td align="center">8<inline-formula id="inf327">
<mml:math id="m368">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2.11202</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf328">
<mml:math id="m369">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">285</td>
<td align="center">1.22514</td>
<td align="center">1.22547</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf329">
<mml:math id="m370">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.22514</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf330">
<mml:math id="m371">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.22514</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf331">
<mml:math id="m372">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.22514</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf332">
<mml:math id="m373">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">290</td>
<td align="center">0.80695</td>
<td align="center">0.80552</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf333">
<mml:math id="m374">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.80695</td>
<td align="center">9<inline-formula id="inf334">
<mml:math id="m375">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.80695</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf335">
<mml:math id="m376">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.80695</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf336">
<mml:math id="m377">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">295</td>
<td align="center">0.97933</td>
<td align="center">0.94893</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf337">
<mml:math id="m378">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.97935</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf338">
<mml:math id="m379">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.97933</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf339">
<mml:math id="m380">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.97933</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf340">
<mml:math id="m381">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">300</td>
<td align="center">1.14332</td>
<td align="center">1.48699</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf341">
<mml:math id="m382">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.14355</td>
<td align="center">2<inline-formula id="inf342">
<mml:math id="m383">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.14333</td>
<td align="center">1<inline-formula id="inf343">
<mml:math id="m384">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">1.14332</td>
<td align="center">3<inline-formula id="inf344">
<mml:math id="m385">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>By comparing the three cases, it is evident that the frequency sweep range is significantly reduced in more complex models. This indicates that the complexity of the model affects the accuracy of the proposed algorithm. However, precise calculations can still be achieved by narrowing the frequency sweep range.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s7">
<title>7 Conclusion</title>
<p>This paper employs the BEM to compute sound pressure for frequency scanning analysis. It introduces an efficient computational approach, which includes:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. The Taylor expansion method decomposes the integral of boundary elements into frequency-related and frequency-unrelated terms, thus eliminating the frequency dependence in the coefficient matrix.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2. By reducing the order of the original system model through the application of the SOAR method, the computational performance for solving large-scale problems was improved.</p>
</list-item>
</list>The algorithm proposed in this paper has potential applications in various engineering fields. For example, in the design of sound barriers, it can be used to quickly assess the acoustic performance of different design options, thereby optimizing the design process. In noise control engineering, this method can be employed to simulate and analyze noise propagation in complex environments, enhancing the effectiveness of noise control measures. We believe that these applications highlight the practical significance of our research and its potential to contribute to real-world engineering challenges. Future work will involve applying the proposed algorithm to problems involving broadband sensitivity scanning and topology optimization.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s8">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s9">
<title>Author contributions</title>
<p>SZ: Conceptualization, Software, Writing&#x2013;original draft. XJ: Methodology, Software, Writing&#x2013;review and editing. JD: Conceptualization, Data curation, Writing&#x2013;review and editing. JL: Data curation, Methodology, Software, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s10">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that no financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s11">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s12">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Six boundary elements per wavelength: is that enough?</article-title> <source>J Comput Acoust</source> (<year>2002</year>) <volume>10</volume>:<fpage>25</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218396x02001401</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Influence of element types on numeric error for acoustic boundary elements</article-title>. <source>J Comput Acoust</source> (<year>2003</year>) <volume>11</volume>:<fpage>363</fpage>&#x2013;<lpage>86</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218396x03001985</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Uncertainty quantification of vibro-acoustic coupling problems for robotic manta ray models based on deep learning</article-title>. <source>Ocean Eng</source> (<year>2024</year>) <volume>299</volume>:<fpage>117388</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2024.117388</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Bi-material topology optimization for fully coupled structural-acoustic systems with isogeometric fem&#x2013;bem</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2022</year>) <volume>135</volume>:<fpage>182</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2021.11.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>SPA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Structural shape optimization of three dimensional acoustic problems with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2019</year>) <volume>355</volume>:<fpage>926</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.06.012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sommerfeld</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Partial differential equations in physics</source>. <publisher-name>Academic Press</publisher-name> (<year>1949</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huo</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Natarajan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Uncertainty quantification of 3d acoustic shape sensitivities with generalized nth-order perturbation boundary element methods</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2025</year>) <volume>433</volume>:<fpage>117464</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2024.117464</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Preuss</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gurbuz</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jelich</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baydoun</surname>
<given-names>SK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Recent advances in acoustic boundary element methods</article-title>. <source>J Theor Comput Acoust</source> (<year>2022</year>) <volume>30</volume>:<fpage>2240002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s2591728522400023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pei</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meng</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>H-W</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Fem-bem analysis of acoustic interaction with submerged thin-shell structures under seabed reflection conditions</article-title>. <source>Ocean Eng</source> (<year>2024</year>) <volume>309</volume>:<fpage>118554</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2024.118554</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sobolev</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Wide-band sound-absorbing structures for aircraft engine ducts</article-title>. <source>Acoust Phys</source> (<year>2000</year>) <volume>46</volume>:<fpage>466</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1134/1.29911</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A method for multi-frequency calculation of boundary integral equation in acoustics based on series expansion</article-title>. <source>Appl Acoust</source> (<year>2009</year>) <volume>70</volume>:<fpage>459</fpage>&#x2013;<lpage>68</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apacoust.2008.05.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A bem broadband topology optimization strategy based on taylor expansion and soar method&#x2014;application to 2d acoustic scattering problems</article-title>. <source>Int J Numer Methods Eng</source> (<year>2023</year>) <volume>124</volume>:<fpage>5151</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.7345</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seybert</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An efficient boundary element algorithm for multi-frequency acoustical analysis</article-title>. <source>The J Acoust Soc America</source> (<year>1993</year>) <volume>94</volume>:<fpage>447</fpage>&#x2013;<lpage>52</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1121/1.407056</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kirkup</surname>
<given-names>SM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Henwood</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Methods for speeding up the boundary element solution of acoustic radiation problems</article-title>. <source>J Vibration Acoust</source> (<year>1992</year>) <volume>114</volume>:<fpage>374</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.2930272</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Performance of iterative solvers for acoustic problems. part i. solvers and effect of diagonal preconditioning</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2003</year>) <volume>27</volume>:<fpage>727</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0955-7997(03)00025-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A time-domain boundary element method using a kernel-function library for 3d acoustic problems</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2024</year>) <volume>161</volume>:<fpage>103</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2024.01.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vanhille</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lavie</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An efficient tool for multi-frequency analysis in acoustic scattering or radiation by boundary element method</article-title>. <source>Acta Acustica United Acustica</source> (<year>1998</year>) <volume>84</volume>:<fpage>884</fpage>&#x2013;<lpage>93</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An efficient technique for multi-frequency acoustic analysis by boundary element method</article-title>. <source>J Sound Vibration</source> (<year>2005</year>) <volume>283</volume>:<fpage>971</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2004.05.027</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mao</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qi</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An improved series expansion method to accelerate the multi-frequency acoustic radiation prediction</article-title>. <source>J Comput Acoust</source> (<year>2015</year>) <volume>23</volume>:<fpage>1450015</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218396x14500155</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Poungthong</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Giacomin</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kolitawong</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Series expansion for normal stress differences in large-amplitude oscillatory shear flow from oldroyd 8-constant framework</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2020</year>) <volume>32</volume>:<fpage>023107</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5143566</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Generalized isogeometric boundary element method for uncertainty analysis of time-harmonic wave propagation in infinite domains</article-title>. <source>Appl Math Model</source> (<year>2023</year>) <volume>114</volume>:<fpage>360</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2022.09.030</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Isogeometric dual reciprocity bem for solving non-fourier transient heat transfer problems in fgms with uncertainty analysis</article-title>. <source>Int J Heat Mass Transfer</source> (<year>2023</year>) <volume>203</volume>:<fpage>123783</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123783</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bian</surname>
<given-names>P-L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group> <article-title>A galerkin approach for analysing coupling effects in the piezoelectric semiconducting beams</article-title>. <source>Eur J Mechanics-A/Solids</source> (<year>2024</year>) <volume>103</volume>:<fpage>105145</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.euromechsol.2023.105145</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ye</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A fast direct boundary element method for 3d acoustic problems based on hierarchical matrices</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2023</year>) <volume>147</volume>:<fpage>171</fpage>&#x2013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2022.11.035</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An isogeometric approach of two dimensional acoustic design sensitivity analysis and topology optimization analysis for absorbing material distribution</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2018</year>) <volume>336</volume>:<fpage>507</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2018.03.025</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sigmund</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>JS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aage</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Reduced-order methods for dynamic problems in topology optimization: a comparative study</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2021</year>) <volume>387</volume>:<fpage>114149</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2021.114149</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Acoustic topology optimization of sound absorbing materials directly from subdivision surfaces with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2020</year>) <volume>362</volume>:<fpage>112806</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.112806</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meng</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Reduced order isogeometric boundary element methods for cad-integrated shape optimization in electromagnetic scattering</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2024</year>) <volume>419</volume>:<fpage>116654</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2023.116654</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>H-W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>SPA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Broadband topology optimization of three-dimensional structural-acoustic interaction with reduced order isogeometric fem/bem</article-title>. <source>J Comput Phys</source> (<year>2024</year>) <volume>509</volume>:<fpage>113051</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2024.113051</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bai</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Krylov subspace techniques for reduced-order modeling of large-scale dynamical systems</article-title>. <source>Appl Numer Math</source> (<year>2002</year>) <volume>43</volume>:<fpage>9</fpage>&#x2013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0168-9274(02)00116-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multivariate uncertainty analysis of fracture problems through model order reduction accelerated sbfem</article-title>. <source>Appl Math Model</source> (<year>2024</year>) <volume>125</volume>:<fpage>218</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2023.08.040</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chatterjee</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An introduction to the proper orthogonal decomposition</article-title>. <source>Curr Sci</source> (<year>2000</year>) <fpage>808</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pearson</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>One lines and planes of closest fit to systems of points in space</article-title>. <source>Philosophical Mag</source> (<year>1901</year>) <volume>2</volume>:<fpage>559</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/14786440109462720</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>SPA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A sample-efficient deep learning method for multivariate uncertainty qualification of acoustic&#x2013;vibration interaction problems</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2022</year>) <volume>393</volume>:<fpage>114784</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114784</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chinesta</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ladev&#xe8;ze</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Separated representations and pgd-based model reduction</article-title>. <source>Int Centre Mech Siences, Courses Lectures</source> (<year>2014</year>) <volume>554</volume>:<fpage>24</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bai</surname>
<given-names>Z-j.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>Y-f.</given-names>
</name>
</person-group> <source>Second-order krylov subspace and arnoldi procedure</source>, <volume>8</volume>. <publisher-loc>Springer</publisher-loc>: <publisher-name>Journal of Shanghai University (English Edition</publisher-name> (<year>2004</year>) p. <fpage>378</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11741-004-0048-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bai</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Soar: a second-order arnoldi method for the solution of the quadratic eigenvalue problem</article-title>. <source>SIAM J Matrix Anal Appl</source> (<year>2005</year>) <volume>26</volume>:<fpage>640</fpage>&#x2013;<lpage>59</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/s0895479803438523</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Solving large-scale eigenvalue problems in scidac applications</article-title>. <source>J Phys Conf Ser</source> (<year>2005</year>) <volume>16</volume>:<fpage>425</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-6596/16/1/058</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Calculation of 2d nearly singular integrals over high-order geometry elements using the sinh transformation</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2015</year>) <volume>60</volume>:<fpage>144</fpage>&#x2013;<lpage>53</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2014.12.006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The burton and miller method: unlocking another mystery of its coupling parameter</article-title>. <source>J Comput Acoust</source> (<year>2016</year>) <volume>24</volume>:<fpage>1550016</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218396x15500162</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Trevelyan</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hattori</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Hybrid nearly singular integration for isogeometric boundary element analysis of coatings and other thin 2d structures</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2019</year>) <volume>346</volume>:<fpage>642</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2018.12.019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chi</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Acoustic simulation using singular boundary method based on loop subdivision surfaces: a seamless integration of cad and cae</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2024</year>) <volume>158</volume>:<fpage>97</fpage>&#x2013;<lpage>106</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2023.10.022</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schenck</surname>
<given-names>HA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Improved integral formulation for acoustic radiation problems</article-title>. <source>The J Acoust Soc America</source> (<year>1968</year>) <volume>44</volume>:<fpage>41</fpage>&#x2013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1121/1.1911085</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>J-T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Treatment of rank deficiency in acoustics using svd</article-title>. <source>J Comput Acoust</source> (<year>2006</year>) <volume>14</volume>:<fpage>157</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218396x06002998</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Natarajan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multi-frequency acoustic topology optimization of sound-absorption materials with isogeometric boundary element methods accelerated by frequency-decoupling and model order reduction techniques</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2022</year>) <volume>395</volume>:<fpage>114997</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114997</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Burton</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miller</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The application of integral equation methods to the numerical solution of some exterior boundary-value problems</article-title>. <source>Proc R Soc Lond A. Math Phys Sci</source> (<year>1971</year>) <volume>323</volume>:<fpage>201</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1971.0097</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Optimizing orthogonal-octahedron finite-difference scheme for 3d acoustic wave modeling by combination of taylor-series expansion and remez exchange method</article-title>. <source>Exploration Geophys</source> (<year>2021</year>) <volume>52</volume>:<fpage>335</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/08123985.2020.1826890</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bai</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dimension reduction of large-scale second-order dynamical systems via a second-order arnoldi method</article-title>. <source>SIAM J Scientific Comput</source> (<year>2005</year>) <volume>26</volume>:<fpage>1692</fpage>&#x2013;<lpage>709</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/040605552</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Junger</surname>
<given-names>MC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feit</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group> <source>Sound, structures, and their interaction</source>, <volume>225</volume>. <publisher-loc>Cambridge, MA</publisher-loc>: <publisher-name>MIT press</publisher-name> (<year>1986</year>).</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>