<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">49185</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2024.049185</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Generalized <italic>n</italic>th-Order Perturbation Method Based on Loop Subdivision Surface Boundary Element Method for Three-Dimensional Broadband Structural Acoustic Uncertainty Analysis</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Generalized <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-Order Perturbation Method Based on Loop Subdivision Surface Boundary Element Method for Three-dimensional Broadband Structural Acoustic Uncertainty Analysis</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Generalized <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-Order Perturbation Method Based on Loop Subdivision Surface Boundary Element Method for Three-dimensional Broadband Structural Acoustic Uncertainty Analysis</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Huo</surname><given-names>Ruijin</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Pei</surname><given-names>Qingxiang</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Yuan</surname><given-names>Xiaohui</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><email>yxh@xynu.edu.cn</email></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Xu</surname><given-names>Yanming</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>College of Architecture and Civil Engineering, Xinyang Normal University</institution>, <addr-line>Xinyang, 464000</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Henan Unsaturated Soil and Special Soil Engineering Technology Research Center, Xinyang Normal University</institution>, <addr-line>Xinyang, 464000</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Henan International Joint Laboratory of Structural Mechanics and Computational Simulation, College of Architecture and Civil Engineering, Huanghuai University</institution>, <addr-line>Zhumadian, 463000</addr-line>, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Xiaohui Yuan. Email: <email>yxh@xynu.edu.cn</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2024</year></pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>20</day>
<month>5</month>
<year>2024</year></pub-date>
<volume>140</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>2053</fpage>
<lpage>2077</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>29</day>
<month>12</month>
<year>2023</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>23</day>
<month>2</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2024 Huo et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Huo et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_49185.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>In this paper, a generalized <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method based on the isogeometric boundary element method is proposed for the uncertainty analysis of broadband structural acoustic scattering problems. The Burton-Miller method is employed to solve the problem of non-unique solutions that may be encountered in the external acoustic field, and the <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order discretization formulation of the boundary integral equation is derived. In addition, the computation of loop subdivision surfaces and the subdivision rules are introduced. In order to confirm the effectiveness of the algorithm, the computed results are contrasted and analyzed with the results under Monte Carlo simulations (MCs) through several numerical examples.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Perturbation method</kwd>
<kwd>loop subdivision surface</kwd>
<kwd>isogeometric boundary element method</kwd>
<kwd>uncertainty analysis</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>Xinyang Normal University</funding-source>
<award-id>2024KYJJ012</award-id>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>In many engineering problems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>], there is an increasing focus on the consideration of uncertainty. The problem of uncertainty in stochastic data occurs frequently in engineering practice, especially when some parameters are derived from field measurements or laboratories, and the modeled engineering system&#x2019;s final stochastic response is influenced by the statistical estimates of these parameters. To ascertain how input probabilistic properties affect an engineering system&#x2019;s final stochastic response, several uncertainty analysis techniques have been proposed, such as stochastic spectral methods [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>], Monte Carlo simulations (MCs) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>], and perturbation techniques [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]. Among all the stochastic approaches, MCs is the most straightforward and comprehensive probabilistic technique and is widely employed across diverse academic fields [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>]. Although MCs is computationally expensive, it remains the most reliable and stable simulation technique compared to other probabilistic methods, which is often used as a reference solution [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>]. The generalized <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method&#x2019;s primary goal is to remove the restriction on the input second probability moments to be less than <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mn>0.15</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The generalized <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method realizes Taylor expansions of arbitrary order by utilizing the parameters of perturbation and the computed partial derivatives of the increasing order around their expectation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]. In computational mechanics, evaluating the accuracy of dependable issues has long been an unsolved issue, Kami&#x0144;ski [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] has obtained satisfactory accuracy by applying the <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation technique with exact problems. Moreover, the perturbation technique is widely used in finite element method (FEM), boundary element method (BEM), and finite difference method (FDM) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>].</p>
<p>Hughes et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>] proposed isogeometric analysis (IGA), which is a novel spline theory-based numerical computation technique. IGA makes acoustic boundary element simulation calculations more convenient, accurate, and high precision. The method can directly analyze the CAD model without additional meshing, which reduces the discretization error of the model and also speeds up the calculation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>]. It uses non-uniform rational b-splines (NURBS) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] and t-splines [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] instead of conventional finite elements. Without altering the geometry, we can increase the simulation&#x2019;s accuracy by applying h- and refinements. To facilitate more versatile geometric representations in design, IGA has integrated t-splines, which feature t-joints and enable local refinement into the analysis [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]. Surface subdivision is a potent surface design technique, with a straightforward refinement procedure, which can effectively produce smooth surfaces from any original mesh. Catmull et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>] first proposed a mode of subdivision surfaces in 1978, which is a quadrilateral split to generate a cubic B-spline surface, and Loop [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>] first proposed a basic triangle-based subdivision mode in 1987, which did a generalization of the box spline. Subdivided surfaces are compatible with NURBS as a standard for CAD systems and enable refinement of B-spline methods. Subdivision techniques are now widely used in modeling applications [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>].</p>
<p>The boundary element method is extremely attractive when waves propagate in an infinite domain [<xref ref-type="bibr" rid="ref-46">46</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-50">50</xref>]. BEM is an important numerical method in acoustics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-51">51</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-54">54</xref>], and is also widely used in other scientific and engineering fields. It is popular in the analysis of external acoustic fields due to its advantages, such as reduced dimensional computation and high analytical accuracy, and the boundary element method requires only a discrete boundary and, at the same time completely satisfies the radiation conditions at the infinity. Combined with the well-known Burton-Miller method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-55">55</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>], the capability of acoustic boundary elements is further improved and the problem of non-uniqueness of solutions is avoided successfully when using BEM to analyze the external sound field problem. However, the conventional BEM cannot be used in large-scale problems because the coefficient matrices formed are dense matrices with high memory requirements. Fortunately, the boundary element coefficient matrix, although dense, has the property of chunked low rank, and a series of fast methods using low-rank decompositions have been proposed, including fast multipole method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-57">57</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-58">58</xref>], adaptive cross approximation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-60">60</xref>], and other fast methods [<xref ref-type="bibr" rid="ref-61">61</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-62">62</xref>], which have successfully reduced computation and memory usage, and made it possible for boundary element method to serve complex engineering problems.</p>
<p>In recent years, more scholars have investigated the application of isogeometric boundary elements in some practical acoustic engineering problems. Ven&#x00E5;s et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-63">63</xref>] investigated the approximation of isogeometric boundary elements for the 3D acoustic scattering problem and built a BeTSSi submarine model by combining parametric surfaces with NURBS. Chen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-64">64</xref>] simulated acoustic wave propagation in a semi-infinite space by combining the Catmull-Clark subdivision surface method in 3D computer graphics with isogeometric boundary elements. Wu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-65">65</xref>] developed an isogeometric indirect boundary element based on NURBS to analyze 3D acoustic problems and combined polynomials splines over hierarchical T-meshes with indirect boundary element for the first time. The isogeometric boundary element method (IGABEM) has also been widely used in the analysis of problems in potential [<xref ref-type="bibr" rid="ref-66">66</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-70">70</xref>], elastodynamics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-71">71</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-75">75</xref>] and acoustic structural optimization [<xref ref-type="bibr" rid="ref-76">76</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-79">79</xref>]. A very important index of the acoustic boundary element is that it has frequency dependence, the response of the whole system is frequency-dependent, and in the real environment, the excitation load is broad frequency, not single frequency. Therefore, in this paper, we consider the stochastic analysis of the acoustic boundary element with the frequency change and use the generalized <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method based on the isogeometric boundary element method for uncertainty analysis.</p>
<p>The rest of the paper is structured as follows. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> introduces the theoretical aspects of the generalized <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> presents the subdivision rules and computation of loop subdivision surfaces and proposes IGABEM for the propagation of sound waves in an infinite domain. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> compares the computational results of the proposed algorithm with those under MCs through two numerical examples to confirm the accuracy and effectiveness of the proposed algorithm. Finally, in <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>, we summarize the conclusions of this work and look forward to future work.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Theoretical Aspects of the Generalized <italic>n</italic>th-Order Perturbation Method</title>
<p>In a general stochasticity analysis, a group of random fields <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> associated with space coordinates and their probability density functions (PDF) <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are introduced, the first two probability moments of this random field can be described as
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and,
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>Cov</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> denote the first probability moments of the different variables, respectively. And <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mtext>Cov</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the covariance between <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The stochastic perturbation method&#x2019;s fundamental concept is to use the small parameter <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to extend all of the state functions and input variables of a given problem across its spatially expected Taylor series. For a single random variable, this state function <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> can be expressed as
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2245;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th partial derivative of <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> concerns an individual random variable <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which is expressed in this way:
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Next, replace <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref> with <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eq. (3)</xref>, the expectation value of the state function <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> can be acquired by combining the Taylor series expansion:
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The perturbation parameter <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> influences the Taylor series expansion&#x2019;s convergence. This power expansion is only applicable if the series converges and the state function is analytic in <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Consequently, any criterion for convergence should take the perturbation parameter&#x2019;s size into account. In many calculations, the perturbation parameter <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is set to <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. However, in this work, it is treated as a parametric variable for uncertainty analysis.</p>
<p>Considering the various probability distributions, one can note the essential difference between the symmetric and asymmetric distribution functions, where the symmetric distribution function ignores the odd-order terms in the Taylor expansion, and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> can be written as
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The asymmetric probability density function can be described as
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>In both situations, the quantities of natural numbers <italic>A</italic> and <italic>N</italic> must ensure that the additional probability moments have a satisfactory approximation accuracy. The following statistical error measures for variance and expectation can be introduced. For the expectations:
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the variance:
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The positive numbers <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> denote the permissible error in determining the expectation and variance, and the natural numbers <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> denote the order of the perturbation, the larger the value, the more the condition of satisfactory accuracy is fulfilled. <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the expected value obtained from Monte Carlo simulations. The precise answers to the two aforementioned equations can be found in statistical approximations [<xref ref-type="bibr" rid="ref-80">80</xref>], such as
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>A</mml:mi></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>together with
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">lim</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>A</italic> is a very large number denoting the total number of randomized trials used to compute the estimate of the random function <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Assuming that the PDF is a symmetric distribution function, the state function <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> can be extended to second-order deviation to its mean, denoted as
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x2245;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the PDF and the associated second-order central probability distance.</p>
<p>If greater accuracy is employed, higher-order expansion terms are required, and the expansion for an eighth-order perturbation can be described as
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>8</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> indicates the moments of variable <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> up to order <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>th in probability. The state function <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> variance is expressed as
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="italic">dm</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The sixth-order expression for the variance of the state function <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is as follows, based on similar considerations:
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2245;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mn>6</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In this paper, we also consider the <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order central probability moments of the widely used Gaussian distribution, denoted as
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:msub><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The method can also be applied to approximate formulas for expectation and variance with multiple variables. The <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order derivative values of the response&#x2019;s variance and expectation as determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eqs. (5)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Isogeometric Boundary Element Method with Loop Subdivision Surface for 3D Problems</title>
<p>For frequency-domain acoustic problems, the system response has a certain frequency dependence. In the real environment, the excitation load is a broadband excitation, which is a range rather than a definite value. Therefore, in this paper, the <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method based on isogeometric boundary elements is used to analyze the wideband structural acoustics with uncertainty.</p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Loop Subdivision Surface</title>
<p>Subdivided surfaces are based on an initial control mesh and certain subdivision rules, and can be constructed from an initial control mesh of any topology. This avoids the geometric errors introduced by the traditional parametric surface modeling of cutting and splicing when constructing complex free-surface models, and subdivided surfaces are favored because of their greater flexibility. The loop subdivision provides more smooth and continuous surfaces with good adaptability to complex shapes, while the meshfree approach [<xref ref-type="bibr" rid="ref-81">81</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-82">82</xref>] applies to arbitrary shapes and topologies, and can handle a variety of complex geometries and irregular meshes, the combination of which enables better handling of complex geometries and improves the accuracy of the computational results. We plan to further explore this approach in the future.</p>
<sec id="s3_1_1">
<label>3.1.1</label>
<title>Loop Subdivision Rules</title>
<p>For the initial control mesh, some subdivision rules are used to insert new vertices into the mesh, and then a new mesh is obtained by connecting the new vertices to the old vertices according to some topological rules. The subdivision rules are applied repeatedly, and in the limit, the mesh eventually converges to a smooth surface. In practice, the mesh is subdivided to the extent that the surface is considered smooth and is no longer subdivided. While the Loop subdivision [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>] is an approximate subdivision method, it is the first proposed subdivision method based on the triangle mesh, which is a generalization of the box spline. By inserting new vertices on the edges of the triangle mesh and connecting them two by two, the triangle can be divided into four smaller triangles, and with each subdivision, the number of triangles will be increased to a fourth of the initial amount.</p>
<p>The amount of edges that are directly related to a vertex is known as its valence. Vertices are further categorized into regular vertex and extraordinary vertex. In triangular mesh, regular points are internal vertices with a valence of <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula> or boundary points with a valence of <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Other points are extraordinary points. In a quadrilateral mesh, a regular point is an interior vertex of value <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula> or a boundary point of value <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the other points are extraordinary. The Loop subdivision algorithm is categorized into geometric and topological rules. The geometric rule is to add a new vertex E point on each edge and generate V points from the original vertices as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1a</xref>. The topology rule connects the new vertices and edges obtained from each subdivision to obtain a new topology and control mesh, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1b</xref>. The geometric rules for Loop subdivision to calculate new vertices are as follows:
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the old vertex corresponding to <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the valence of the neighborhood of vertex <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. And,
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>16</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="2em" /><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>5</mml:mn><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>3</mml:mn><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="2em" /><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>3.</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>(a) Loop subdivision surface calculation template; (b) Loop subdivision topology rules</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-1.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">Eq. (18)</xref>, the point V can be obtained by weighted summation of the original vertex and the vertices in its neighborhood.</p>
</sec>
<sec id="s3_1_2">
<label>3.1.2</label>
<title>Calculation of Loop Subdivision Surfaces</title>
<p>A triangular patch is a regular cell if its three control points have valence <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula> and none of its two-ring neighborhood vertices are border vertices. A quadratic box spline with <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mn>12</mml:mn></mml:math></inline-formula> basis functions <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mn>12</mml:mn></mml:math></inline-formula> control vertices <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be precisely represented by
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the coordinate of the center of gravity of the unit triangle.</p>
<p>A triangular patch that has at least one control point with the valence is <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula>, or one of its bicyclic neighborhood vertices is a border vertex, otherwise, it is an irregular cell, and a quadratic box spline cannot represent the resulting surface patch. Three regular sub-patches and one irregular sub-patch are created for every subdivision of an irregular patch. The limit surfaces produced by the Loop subdivision method can be <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msup><mml:mtext>C</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula>-continuous at regular elements and <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msup><mml:mtext>C</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:msup></mml:math></inline-formula>-continuous at singular elements. For evaluating irregular patches, we need to repetitively subdivide their irregular sub-patch grids until the appropriate parameter values are contained within regular patches.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>IGABEM for Acoustic Problems</title>
<p>The Kirchhoff-Helmholtz conventional boundary integral equation (CBIE) can be written as
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where point <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is called the field point and point <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is called the source point. The geometric features at the point <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> determine the coefficient <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If point <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is smooth, <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</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:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes incident sound pressure and <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> denotes sound flux.</p>
<p>Consider that <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref> will have spurious frequencies when solving the external sound field problem, thus leading to a non-unique solution. We use the Burton-Miller method to resolve the unique solution of the exterior acoustic problem, and the new boundary integral equation is obtained by taking a partial derivation of the conventional boundary integral equation concerning the direction of the exterior normal of the source point, described as follows:
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Because of the presence of super-singular integrals in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">Eq. (22)</xref>, the equation is known as the Hyper-singular boundary integral equation. The existence of singular integrals makes it difficult to obtain an exact solution to the above equations when we solve them directly by Gaussian integration. These singular integrals require special treatment, and the singular phase elimination technique is usually accustomed to solving the singular integrals exactly [<xref ref-type="bibr" rid="ref-83">83</xref>].</p>
<p>The kernel function of each order for the 3D acoustic problem is:
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the Euclidean distance between the field and source points, <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the wave number and <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:math></inline-formula> denotes the imaginary part.</p>
<p>Combining <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eqs. (21)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">(22)</xref>, the Burton-Miller formula can be as follows:
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the coupling coefficient, <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> when the wave number <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>; when <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>In order to overcome the problem of low computational accuracy in the calculation of the traditional approximate geometric model of the Lagrangian function with physical field interpolation, in this research, the geometric model is built by using the loop subdivision surface, and the boundaries in the discretization <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref> are formed into some elements as described below:
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the total number of elements and <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the element index.</p>
<p>In fact, by fitting all levels of subdivision meshes, we can obtain the same surface model, which is consistent with the limits of the subdivision surface. Consequently, we do not need to perform the numerical computation of the limit subdivision mesh level in the numerical computational analysis; instead, we only need to select the suitable level of subdivision meshes. The field points have local coordinates <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> within the reference element, and the sound pressure and its normal derivative are discretized using the subdivided basis functions <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>:
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> denote the characteristics of acoustic pressure&#x2019;s derivative and flux related to the <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>th coordinate points in the subdivision patch, respectively; <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the number of collocation points.</p>
<p>By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eq. (27)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref>, the <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order derivative discretization equation for isogeometric boundary elements can be derived as follows:
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the amount of NURBS elements.</p>
<p>In order to create a system of equations using the boundary element approach, the same amount of boundary integral equations must be created as the amount of control points. By the resolution of this system of equations, we can derive unknown nodal solutions. Here, we use a configuration scheme to produce a system of equations. Given an element <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, through its patch, we define the set <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula> of configuration points in this element, then the global set of configuration points is denoted as
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The amount of configuration points is the same as the number of vertices, but the control vertices and configuration points do not overlap. Then, interpolation operations are performed in the elements of the corresponding regular patches or irregular parameters to acquire the coordinates of the configuration points. Finally, the equations of all configuration points are collected and represented in matrix form, the system of linear algebraic equations that follows:
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the field vector <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> can be obtained by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3_3">
<label>3.3</label>
<title>Generalized nth-Order Perturbation</title>
<p>In this paper, the wave number <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> is set as a random input variable, and all state functions and variables associated with this random input variable <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> are extended using a Taylor series expansion about the point <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> and as the expectation of <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Then these state functions using the <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> expansion can be expressed as
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>!</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Then, the different order expansions of the boundary integral equation of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref> are denoted as</p>
<p>&#x2022; The zeroth-order equation is given by
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>&#x2022; The <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order equation is defined by
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mo maxsize="1.2em" minsize="1.2em">[</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mo maxsize="1.2em" minsize="1.2em">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In order to obtain a direct expression for the derivative of the kernel function at <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref>, it is necessary to analyze the derivative of the Hankel function. Then the derivative of the kernel function at <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref> is denoted as
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>e</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<sec id="s3_3_1">
<label>3.3.1</label>
<title>Discrete Boundary Integral Equations</title>
<p>The sound pressure and sound pressure flux at the boundary of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref> are interpolated using the subdivision surface basis functions in the following way, applying the idea of IGA.
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> represent derived factors of the acoustic pressure and flux connected to the <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>th regulatory point in the patch of a subdivision element, respectively; <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the number of collocation points.</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">Eq. (35)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">Eq. (33)</xref>, the nth-order derivative discretization formula for the boundary integral equation can be described as</p>
<p><disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mspace width="1em" /><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">y</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the number of NURBS elements.</p>
<p>Due to the presence of control points, the construction of the system of equations using the boundary element method requires the construction of boundary integral equations equal to the number of control points, and then by resolving this system of equations, the results of the unestablished nodes can be obtained. In this background, this paper constructs a set of configuration points, given an element <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>, we define a set <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula> of configuration points in this element, then the global set of configuration points can be represented as
<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The coordinates of the configuration points can be ascertained by performing interpolation operations on the relevant elements with regular or irregular patches. Then the discretization of the boundary integral equation with <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-orderr derivatives yields a system of linear algebraic equations by deriving the equation for each configuration point, expressed as a parallel matrix:</p>
<p>&#x2022; The zeroth-order linear system of equation is given by
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>;</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>&#x2022; The first-order linear system of equation is defined by
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>;</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>&#x2022; The <inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order linear system of equation is expressed as
<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">{F}</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">{G}</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>With the boundary conditions applied and terms rearranged, the equation system can be written as follows:
<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">Cx</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>where matrix <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">C</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a non-symmetric dense matrix, <inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">x</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a boundary-related unknown parameter, and <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a known vector that consider the incident wave and is derived using the matrix-vector multiplication operation as follows:
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="2em" /><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">G</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">q</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="2em" /><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The consequence of field vector <inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be acquired by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eq. (38)</xref> for <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Next, the first derivative value of the field concerning the random variable can be determined by using <inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">Eq. (39)</xref>. Similarly, the field&#x2019;s derivative of any order can be acquired. Finally, the expected value and variance can be obtained by substituting the <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order derivative values into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eqs. (5)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref>.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Numerical Examples</title>
<p>In this section, we investigate the precision and effectiveness of the proposed algorithm through two numerical examples. The code was written in Fortran 90 programming language and run on a personal PC side computer with a processor of i7-8700 CPU and this research compared the expected value and standard deviation with the results of Monte Carlo simulations.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Spherical Model</title>
<p>The first numerical example is the spherical model, as seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>, with a sphere of radius <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:mn>5</mml:mn></mml:math></inline-formula> centered at (0, 0), which consists of <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mn>864</mml:mn></mml:math></inline-formula> constant elements and is amplified by the amplitude <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the plane incident wave <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> propagating along the x-positive axis. It simulates the scattered waves and confirms the suggested algorithmic approach&#x2019;s efficacy.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Illustration of the scattering process of an infinite sphere model</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>In this research, the numerical and analytical solutions for the real, imaginary and amplitude parts of the acoustics pressure located at the test points (10, 10, 10 m) at a range of frequencies are analyzed and are displayed in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>. For numerical computations, we employed two distinct forms of boundary integral equations: the conventional boundary integral equation provided by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref>, and the combined Burton-Miller boundary integral equation (BM) provided by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eq. (24)</xref>. As observed in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>, the numerical results based on CBIE exhibit a little deviation from the analytical solution at some frequencies, whereas the numerical results based on BM show a greater agreement with the analytical solution at all frequencies. The frequencies that do not match accurately are called fictitious feature frequencies, which is a problem encountered in analyzing external sound problems and is not an inherent property of the arithmetic model. We can see that the results match well using these two types of numerical calculation methods, which verifies the precision and effectiveness of the IGABEM algorithm proposed in this paper.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>(a) Sound pressure with CBIE; (b) Sound pressure with BM</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-3.tif"/>
</fig>
<p>To directly confirm if the algorithm is accurate, we investigated the amplitude, real and imaginary distributions of the sound pressure on the limiting smooth surface of the sphere model at incident frequencies of 100, 200, and 300 Hz, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>. From the figure, it can be noticed that the amplitude part, real part, and imaginary part of the acoustics pressure also show good symmetry, and the higher the incident frequency of the incident wave, the more complex the distribution of the field function and the larger the amplitude of the sound pressure, which depicts that the sound pressure increases as the frequency increases. In conclusion, the results confirm the precision of the proposed algorithm.</p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Sound pressure distribution on smooth surfaces in the limit of spherical models</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-4.tif"/>
</fig>
<p>Next, we analyze the uncertainty of the limit smooth sphere model using the generalized <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method. The incident frequency is defined as a random variable with a mean value <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> of <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> satisfying a Gaussian distribution. Then two specific values are assigned to the coefficient of variation <inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, namely <inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mn>0.11</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the range of the associated perturbation parameter <inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is taken as <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0.8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1.2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the expectation and standard deviation of the <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>nd, <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mn>8</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, and <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula>th orders are investigated for different perturbation parameters <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, as depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>. From the figure, it can be found that as the perturbation parameter <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, the expectation value and standard deviation increase, and the higher the derivative order, the more accurate the expectation value and standard deviation of the field function are, especially for larger <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Meanwhile, when <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is larger, the advantage of higher order is more obvious.</p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>Expected values used <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>nd, <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:mn>8</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula>th orders for (a) <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:math></inline-formula> and (b) <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mn>0.11</mml:mn></mml:math></inline-formula> with different <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>; Standard deviation for (c) <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:math></inline-formula> and (d) <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:mn>0.11</mml:mn></mml:math></inline-formula> with different <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>To analyze the generalized <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method&#x2019;s accuracy and efficacy in more detail, we investigated the expectation of the sphere model&#x2019;s field function at the point (10, 10, 10) for different order expansion terms when the relevant perturbation parameter <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the mean value of the Gaussian distribution function is situated to <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and the range of intervals of the standard deviation is established as follows: <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.15</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we compared it with the results under the Monte Carlo simulations, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>. MCs is a statistical method based on random sampling, in this paper, we used <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:mn>500</mml:mn></mml:math></inline-formula> sample points generated by a random number generator as a control group of MCs and the simulation results obtained from all the samples were statistically analyzed including the calculation of the mean and the variance in order to obtain an approximate solution to the problem. From the figure, it can be observed that as the expansion order increases, the expectation of the field function obtained by the perturbation method is closer to the value under MCs. It is evident that <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> influences the perturbation method&#x2019;s computational convergence, the larger the value of <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is, the smaller the convergence is. The results validate the accuracy and effectiveness of the proposed algorithm.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Expexted value results for different variation coefficients: (a) <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:math></inline-formula>; (b) <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:mn>0.07</mml:mn></mml:math></inline-formula>; (c) <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mn>0.09</mml:mn></mml:math></inline-formula>; (d) <inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:mn>0.11</mml:mn></mml:math></inline-formula>; (e) <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mn>0.13</mml:mn></mml:math></inline-formula>; (f) <inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:mn>0.15</mml:mn></mml:math></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-6.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Manta Ray Model</title>
<p>The second numerical example model is a manta ray model with limiting smoothness. We consider a manta ray model with Neumann boundary conditions and analyze it under the action of plane waves. The amplitude of the plane wave is <inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; <inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and is represented by <inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>inc</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x03C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>i</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, where the plane wave propagates along the positive x-axis in the positive direction. The isogeometric model of this manta ray consists of <inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mn>11480</mml:mn></mml:math></inline-formula> triangular elements, and its 3D solid model is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> below.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>3D solid modeling of the manta ray</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-7.tif"/>
</fig>
<p>We use the generalized <inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method to analyze the uncertainty of the manta ray model by setting the incident frequency of the incident wave as a random variable satisfying a Gaussian distribution, with its mean <inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and associated perturbation parameter <inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi></mml:math></inline-formula> set to <inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> shows the <inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>nd, <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:mn>8</mml:mn></mml:math></inline-formula>th, and <inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula>th order expectation and standard deviations computed by the perturbation method at different coefficients of variation <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, contrasted with the results of the Monte Carlo simulation. It can be noticed from the figure that as the order increases, the results acquired using the perturbation method get closer to the results under MCs, indicating that compared to lower-order procedures, higher-order methods yield more accurate results. In addition, when the coefficient of variation is <inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0.21</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the expected value obtained using the <inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method is very consistent with the results under MCs. It is worth noting that the convergence of the perturbation method weakens as the coefficient of variation <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, which is due to the limitation of the Taylor expansion. This further validates the efficiency and accuracy of the proposed generalized <inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>Expectation and standard deviation under different coefficients of variation under the perturbation method <italic>vs</italic>. results under MCs</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-8.tif"/>
</fig>
<p>To more naturally confirm that the method is exact, we investigated the distribution of the derivatives of the field function on the limit smooth surface of the manta ray model and analyzed the cloud distribution of the <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>st&#x2013;<inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>rd order derivatives of the model&#x2019;s field function when the incident frequency of incident wave at <inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:mn>200</mml:mn></mml:math></inline-formula> Hz, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref>. By analyzing the cloud graphs, we can evaluate the accuracy of the algorithm in calculating the derivatives of the field function. It can be noticed in <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref> that the derivatives of the field function of the manta ray model are smooth and continuous, and the higher the derivative order, the greater the rate of change of the real and imaginary derivatives of the manta ray model field function at the same frequency. Meanwhile, the field function&#x2019;s derivatives distribution shows excellent symmetry, which becomes more complicated with the increase of the derivative order. The research results confirm the correctness and effectiveness of the proposed algorithm.</p>
<fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>The 1st&#x2013;3rd order derivatives of the field function of the manta ray model at an incident frequency of 200 Hz</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-9.tif"/>
</fig>
<p>In order to verify the reliability and applicability of the generalized <inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method, we have conducted a study to compare the real part <inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>st&#x2013;<inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula>th derivatives of the field function computed by the direct uncertainty analysis method (DSM) for the frequency range <inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>200</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>300</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the results under the FDM, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref>. In the FDM, we set different step sizes <inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> of <inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. The finite difference method is a numerical computation method used to calculate the derivative of a function, which is based on the definition of the derivative and approximates the value of the derivative by computing the difference of the function at discrete points, as defined below:</p>
<fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>The <inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>st&#x2013;<inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:mn>6</mml:mn></mml:math></inline-formula>th order derivatives of the real part of the field function of the manta ray model at different frequencies</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_49185-fig-10.tif"/>
</fig>
<p><disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> indicates a small perturbation related to <inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref>, it can be found that the results under DSM and FDM have similar numerical trend and change rule in the same position, and the value of the field function&#x2019;s derivative reduces with the increase of the order under a certain frequency. Besides, the result of the derivative under DSM is very close to the result of FDM, meanwhile, these two methods remain stable throughout the whole computational region without any anomaly or divergence, which indicates that these two methods are consistent and accurate in the calculation of the derivatives. In summary, the reliability and validity of the proposed algorithm is further confirmed by comparing the derivatives of the real part of the field function computed by DSM and FDM.</p>
<p>To further analyze the precision of DSM and FDM, this paper compares the field function derivative error values <inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> calculated by the two methods at different frequencies, with <inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> set to <inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>. From the table, it is evident that the error value <inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> decreases if the frequency increases. Moreover, the relative error value <inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> has been kept in a small range for the field function of the manta ray model at different derivatives, and the results of the study confirm the accuracy of the proposed algorithm.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>The relative error <inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:msub><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> values of the second-order, fourth-order, and sixth-order derivatives of the field function of the manta ray model</title>
</caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Frequency (Hz)</th>
<th colspan="2" align="center">Second derivative</th>
<th colspan="2" align="center">Fourth derivative</th>
<th colspan="2" align="center">Sixth derivative</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th><inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>200</td>
<td>0.000949</td>
<td>0.000010</td>
<td>0.000930</td>
<td>0.000009</td>
<td>0.000905</td>
<td>0.000009</td>
</tr>
<tr>
<td>220</td>
<td>0.000859</td>
<td>0.000009</td>
<td>0.000845</td>
<td>0.000008</td>
<td>0.000825</td>
<td>0.000008</td>
</tr>
<tr>
<td>240</td>
<td>0.000785</td>
<td>0.000008</td>
<td>0.000773</td>
<td>0.000008</td>
<td>0.000757</td>
<td>0.000007</td>
</tr>
<tr>
<td>260</td>
<td>0.000723</td>
<td>0.000007</td>
<td>0.000713</td>
<td>0.000007</td>
<td>0.000699</td>
<td>0.000007</td>
</tr>
<tr>
<td>280</td>
<td>0.000670</td>
<td>0.000007</td>
<td>0.000661</td>
<td>0.000007</td>
<td>0.000650</td>
<td>0.000007</td>
</tr>
<tr>
<td>300</td>
<td>0.000625</td>
<td>0.000006</td>
<td>0.000618</td>
<td>0.000006</td>
<td>0.000608</td>
<td>0.000006</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusion</title>
<p>In this work, a generalized <inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation technique based on the isogeometric boundary element method is suggested for the study of uncertainty analysis of three-dimensional acoustic scattering problems. Due to the difficulty of surface slicing and splicing in the NURBS modeling process, this paper adopted the Loop subdivision surface to construct the geometric model and used the same spline function to discretize the boundary integral equations formed by the Helmholtz equations, which greatly overcomes the discontinuities and low-accuracy problems of the traditional Lagrangian function approximation of the geometric model and the interpolation of the physical field calculations. Meanwhile, we introduced the theoretical basis of the perturbation method in detail, set the incident frequency of the incident wave as the random variable that satisfies the Gaussian distribution when performing the uncertainty analysis of the three-dimensional acoustic scattering problem, and verified the precision and efficiency of the algorithm by comparing and analyzing the computed results with those under MCs through two numerical examples. In this paper, we combined IGABEM with the generalized <inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method to consider higher-order perturbation effects by generalizing the boundary integral equation to the <inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order, and subsequently, the response of the scatterer to the incident wave is evaluated and analyzed quantitatively based on the acoustic field distribution at the surface of the scatterer obtained by the solution. Current methods have limitations in dealing with input random variables with large variability. The generalized <inline-formula id="ieqn-229"><mml:math id="mml-ieqn-229"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>th-order perturbation method approximates the problem by truncating the level expansion, however, the computational complexity increases as the order increases, which makes it hard to effectively capture the statistical properties of the response function. Although expanding the Taylor expansion of the expansion term can boost computational precision, achieving this also raises computational costs. The perturbation method uses perturbation parameter expansion and approximation of the analytical solution to solve differential equations, but for highly nonlinear problems, the perturbation parameter expansion may no longer be valid, which leads to a decrease in the accuracy of the approximate solution. However, the homotopy perturbation method can handle nonlinear problems and complex boundary conditions more flexibly with higher accuracy and lower computational cost. Therefore, in future research, we can adopt the homotopy perturbation method to study complex large-scale problems and we will focus on developing an uncertainty analysis method that can effectively handle large coefficients of variation to solve this problem.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>The authors wish to express their appreciation to the reviewers for their helpful suggestions which greatly improved the presentation of this paper.</p>
</ack>
<sec><title>Funding Statement</title>
<p>This paper was sponsored by the Graduate Student Research and Innovation Fund of Xinyang Normal University under No. 2024KYJJ012.</p>
</sec>
<sec><title>Author Contributions</title>
<p>The authors confirm contribution to the paper as follows: study conception and design: Ruijin Huo, Xiaohui Yuan; data collection: Ruijin Huo; analysis and interpretation of results: Ruijin Huo, Qiangxiang Pei, Xiaohui Yuan; draft manuscript preparation: Ruijin Huo, Yanming Xu. All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability"><title>Availability of Data and Materials</title>
<p>None.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement"><title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Generalized isogeometric boundary element method for uncertainty analysis of time-harmonic wave propagation in infinite domains</article-title>. <source>Applied Mathematical Modelling</source><italic>,</italic> <volume>114</volume><italic>,</italic> <fpage>360</fpage>&#x2013;<lpage>378</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2022.09.030</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Noise pollution reduction through a novel optimization procedure in passive control methods</article-title>. <source>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</source><italic>,</italic> <volume>131</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2022.019705</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Riaz</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hashmi</surname>, <given-names>M. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pamucar</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Spherical linear diophantine fuzzy sets with modeling uncertainties in MCDM</article-title>. <source>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</source><italic>,</italic> <volume>126</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>1125</fpage>&#x2013;<lpage>1164</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2021.013699</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Cao</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Isogeometric dual reciprocity BEM for solving non-fourier transient heat transfer problems in FGMs with uncertainty analysis</article-title>. <source>International Journal of Heat and Mass Transfer</source><italic>,</italic> <volume>203</volume><italic>,</italic> <fpage>123783</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123783</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ryba</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rucki</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Siemiatkowski</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bzinkowski</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Solecki</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Design and calibration of the system supervising belt tension and wear in an industrial feeder</article-title>. <source>Facta Universitatis, Series: Mechanical Engineering</source><italic>,</italic> <volume>20</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>167</fpage>&#x2013;<lpage>176</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.22190/FUME201004026R</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Le Ma&#x00EE;tre</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Knio</surname>, <given-names>O. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <source>Spectral methods for uncertainty quantification: with applications to computational fluid dynamics</source>. <publisher-loc>New York: Springer Science &#x0026; Business Media</publisher-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abdulle</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pavliotis</surname>, <given-names>G. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vaes</surname>, <given-names>U.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Spectral methods for multiscale stochastic differential equations</article-title>. <source>SIAM/ASA Journal on Uncertainty Quantification</source><italic>,</italic> <volume>5</volume><italic>,</italic> <fpage>720</fpage>&#x2013;<lpage>761</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shen</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Du</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Multivariate uncertainty analysis of fracture problems through model order reduction accelerated sbfem</article-title>. <source>Applied Mathematical Modelling</source><italic>,</italic> <volume>125</volume><italic>,</italic> <fpage>218</fpage>&#x2013;<lpage>240</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2023.08.040</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shen</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Du</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Enhancing deep neural networks for multivariate uncertainty analysis of cracked structures by POD-RBF</article-title>. <source>Theoretical and Applied Fracture Mechanics</source><italic>,</italic> <volume>125</volume><italic>,</italic> <fpage>103925</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tafmec.2023.103925</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Binder</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <chapter-title>Monte carlo simulations in statistical physics</chapter-title>. In: <source>Statistical and nonlinear physics</source>, pp. <fpage>85</fpage>&#x2013;<lpage>97</lpage>. <publisher-loc>New York, NY: Springer</publisher-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Monte carlo based isogeometric stochastic finite element method for uncertainty quantization in vibration analysis of piezoelectric materials</article-title>. <source>Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><italic>(</italic><issue>11</issue><italic>),</italic> <fpage>1840</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math10111840</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lagerstrom</surname>, <given-names>P. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Casten</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>1972</year>). <article-title>Basic concepts underlying singular perturbation techniques</article-title>. <source>SIAM Review</source><italic>,</italic> <volume>14</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>63</fpage>&#x2013;<lpage>120</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/1014002</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kokotovi&#x0107;</surname>, <given-names>P. V.</given-names></string-name></person-group> (<year>1984</year>). <article-title>Applications of singular perturbation techniques to control problems</article-title>. <source>SIAM Review</source><italic>,</italic> <volume>26</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>501</fpage>&#x2013;<lpage>550</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/1026104</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kami&#x0144;ski</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Stochastic perturbation approach to engineering structure vibrations by the finite difference method</article-title>. <source>Journal of Sound and Vibration</source><italic>,</italic> <volume>251</volume><italic>,</italic> <fpage>651</fpage>&#x2013;<lpage>670</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jsvi.2001.3850</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kami&#x0144;ski</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>On generalized stochastic perturbation-based finite elements</article-title>. <source>Communications in Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>22</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>23</fpage>&#x2013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cnm.v22:1</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cheng</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>A sample-efficient deep learning method for multivariate uncertainty qualification of acoustic-vibration interaction problems</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>393</volume><italic>,</italic> <fpage>114784</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114784</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Statistical modeling of random hail impact</article-title>. <source>Extreme Mechanics Letters</source><italic>,</italic> <volume>48</volume><italic>,</italic> <fpage>101374</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.eml.2021.101374</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>18.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Natarajan</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <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>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>395</volume><italic>,</italic> <fpage>114997</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114997</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>19.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Couto</surname>, <given-names>P. R. G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Damasceno</surname>, <given-names>J. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Oliveira</surname>, <given-names>S. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chan</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Monte carlo simulations applied to uncertainty in measurement</article-title>. <source>Theory and Applications of Monte Carlo Simulations</source><italic>,</italic> <volume>2</volume><italic>,</italic> <fpage>27</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kami&#x0144;ski</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Application of the generalized perturbation-based stochastic boundary element method to the elastostatics</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>31</volume><italic>(</italic><issue>6</issue><italic>),</italic> <fpage>514</fpage>&#x2013;<lpage>527</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2006.10.005</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ding</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cui</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Deokar</surname>, <given-names>R. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cai</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Modeling and simulation of steady heat transfer analysis with material uncertainty: Generalized n th order perturbation isogeometric stochastic method</article-title>. <source>Numerical Heat Transfer, Part A: Applications</source><italic>,</italic> <volume>74</volume><italic>(</italic><issue>9</issue><italic>),</italic> <fpage>1565</fpage>&#x2013;<lpage>1582</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10407782.2018.1538296</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>22.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kami&#x0144;ski</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Generalized stochastic perturbation technique in engineering computations</article-title>. <source>Mathematical and Computer Modelling</source><italic>,</italic> <volume>51</volume><italic>(</italic><issue>3&#x2013;4</issue><italic>),</italic> <fpage>272</fpage>&#x2013;<lpage>285</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>23.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yao</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A coupled finite element-least squares point interpolation/boundary element method for structure-acoustic system with stochastic perturbation method</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>119</volume><italic>,</italic> <fpage>83</fpage>&#x2013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2020.07.010</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>24.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cui</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Feng</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Stochastic analysis using the generalized perturbation stable node-based smoothed finite element method</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>70</volume><italic>,</italic> <fpage>40</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2016.06.002</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>25.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Long</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Han</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>A stochastic scaled boundary finite element method</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>308</volume><italic>,</italic> <fpage>23</fpage>&#x2013;<lpage>46</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2016.04.037</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>26.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bian</surname>, <given-names>P. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2024</year>). <article-title>A galerkin approach for analysing coupling effects in the piezoelectric semiconducting beams</article-title>. <source>European Journal of Mechanics&#x2013;A/Solids</source><italic>,</italic> <volume>103</volume><italic>,</italic> <fpage>105145</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.euromechsol.2023.105145</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>27.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cottrell</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bazilevs</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Isogeometric analysis: Cad, finite elements, nurbs, exact geometry and mesh refinement</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>194</volume><italic>(</italic><issue>39&#x2013;41</issue><italic>),</italic> <fpage>4135</fpage>&#x2013;<lpage>4195</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>28.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Xue</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ye</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shi</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhong</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Isogeometric analysis for geometric modelling and acoustic attenuation performances of reactive mufflers</article-title>. <source>Computers &#x0026; Mathematics with Applications</source><italic>,</italic> <volume>79</volume><italic>(</italic><issue>12</issue><italic>),</italic> <fpage>3447</fpage>&#x2013;<lpage>3461</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2020.02.004</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>29.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Subdivision surfaces-boundary element accelerated by fast multipole for the structural acoustic problem</article-title>. <source>Journal of Theoretical and Computational Acoustics</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>2050011</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S2591728520500115</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>30.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Roy</surname>, <given-names>A. K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Modeling thermoelectric effects in piezoelectric semiconductors: New fully coupled mechanisms for mechanically manipulated heat flux and refrigeration</article-title>. <source>International Journal of Engineering Science</source><italic>,</italic> <volume>182</volume><italic>,</italic> <fpage>103775</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijengsci.2022.103775</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>31.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Audoux</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Montemurro</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pailhes</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>A surrogate model based on non-uniform rational b-splines hypersurfaces</article-title>. <source>Procedia CIRP</source><italic>,</italic> <volume>70</volume><italic>,</italic> <fpage>463</fpage>&#x2013;<lpage>468</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.procir.2018.03.234</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>32.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Simpson</surname>, <given-names>R. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vazquez</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Evans</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>An isogeometric boundary element method for electromagnetic scattering with compatible b-spline discretizations</article-title>. <source>Journal of Computational Physics</source><italic>,</italic> <volume>362</volume><italic>,</italic> <fpage>264</fpage>&#x2013;<lpage>289</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2018.01.025</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>33.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rahmouni</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Elajrami</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madani</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Campilho</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Isogeometric analysis based on non-uniform rational b-splines technology of stress and failure strength in inter-ply hybrid laminated composite</article-title>. <source>Journal of Composite Materials</source><italic>,</italic> <volume>56</volume><italic>(</italic><issue>18</issue><italic>),</italic> <fpage>2921</fpage>&#x2013;<lpage>2932</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/00219983221105313</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>34.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bazilevs</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Calo</surname>, <given-names>V. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cottrell</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Evans</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J. R.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Isogeometric analysis using t-splines</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>199</volume><italic>(</italic><issue>5&#x2013;8</issue><italic>),</italic> <fpage>229</fpage>&#x2013;<lpage>263</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>35.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Uhm</surname>, <given-names>T. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Youn</surname>, <given-names>S. K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2009</year>). <article-title>T-spline finite element method for the analysis of shell structures</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>80</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>507</fpage>&#x2013;<lpage>536</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.v80:4</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>36.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ginnis</surname>, <given-names>A. I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kostas</surname>, <given-names>K. V.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Politis</surname>, <given-names>C. G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaklis</surname>, <given-names>P. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Belibassakis</surname>, <given-names>K. A.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Isogeometric boundary-element analysis for the wave-resistance problem using t-splines</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>279</volume><italic>,</italic> <fpage>425</fpage>&#x2013;<lpage>439</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.07.001</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>37.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Du</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Surface blending using t-splines in semi-nurbs form</article-title>. <source>Computer Aided Design</source><italic>,</italic> <volume>146</volume><italic>,</italic> <fpage>103210</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cad.2022.103210</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>38.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hirakata</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Analysis of wave-particle drag effect in flexoelectric semiconductor plates via mindlin method</article-title>. <source>Applied Mathematical Modelling</source><italic>,</italic> <volume>118</volume><italic>,</italic> <fpage>541</fpage>&#x2013;<lpage>555</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2023.01.040</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>39.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Catmull</surname>, <given-names>E. E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Clark</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>1978</year>). <chapter-title>Recursively generated b-spline surfaces on arbitrary topological meshes</chapter-title>. In: <source>Seminal graphics: Pioneering efforts that shaped the field</source>. <publisher-loc>New York, USA: Association for Computing Machinery</publisher-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>40.</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Loop</surname>, <given-names>C. T.</given-names></string-name></person-group> (<year>1987</year>). <article-title><italic>Smooth subdivision surfaces based on triangles (Master&#x2019;s Thesis)</italic>. University of Utah, Department of Mathematics</article-title>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>41.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Green</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Turkiyyah</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Storti</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Subdivision-based multilevel methods for large scale engineering simulation of thin shells</article-title>. <conf-name>Proceedings of the Seventh ACM Symposium on Solid Modeling and Applications</conf-name>, <conf-loc>Saarbrucken, Germany</conf-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>42.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Cohen</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lyche</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Riesenfeld</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>1980</year>). <article-title>Discrete b-splines and subdivision techniques in computer-aided geometric design and computer graphics</article-title>. <source>Computer Graphics and Image Processing</source><italic>,</italic> <volume>14</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>87</fpage>&#x2013;<lpage>111</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0146-664X(80)90040-4</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>43.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Luo</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Acoustic shape optimization based on isogeometric boundary element method with subdivision surfaces</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>146</volume><italic>,</italic> <fpage>951</fpage>&#x2013;<lpage>965</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2022.11.010</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>44.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Acoustic topology optimization of sound absorbing materials directly from subdivision surfaces with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>362</volume><italic>,</italic> <fpage>112806</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.112806</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-45"><label>45.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>Y. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>Z. W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>G. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>X. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>A new model for circular cylindrical kirchhoff-love shells incorporating microstructure and flexoelectric effects</article-title>. <source>Journal of Applied Mechanics</source><italic>,</italic> <volume>89</volume><italic>(</italic><issue>12</issue><italic>),</italic> <fpage>121010</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4055658</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-46"><label>46.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Cerrato</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rodr&#x00ED;guez-Tembleque</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gonz&#x00E1;lez</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aliabadi</surname>, <given-names>M. F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>A coupled finite and boundary spectral element method for linear water-wave propagation problems</article-title>. <source>Applied Mathematical Modelling</source><italic>,</italic> <volume>48</volume><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2017.03.061</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-47"><label>47.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sumbatyan</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Martynova</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Musatova</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Boundary element methods in diffraction of a point-source acoustic wave by a rigid infinite wedge</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>125</volume><italic>,</italic> <fpage>157</fpage>&#x2013;<lpage>167</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2021.01.017</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-48"><label>48.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tadeu</surname>, <given-names>A. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ant&#x00F3;nio</surname>, <given-names>J. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kausel</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>3D scattering of waves by a cylindrical irregular cavity of infinite length in a homogeneous elastic medium</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>191</volume><italic>(</italic><issue>27&#x2013;28</issue><italic>),</italic> <fpage>3015</fpage>&#x2013;<lpage>3033</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-49"><label>49.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Schanz</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Application of 3D time domain boundary element formulation to wave propagation in poroelastic solids</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>24</volume><italic>(</italic><issue>4/5</issue><italic>)</italic><italic>,</italic> <fpage>363</fpage>&#x2013;<lpage>376</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-50"><label>50.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Meng</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Reduced order isogeometric boundary element methods for cad-integrated shape optimization in electromagnetic scattering</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>419</volume><italic>,</italic> <fpage>116654</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2023.116654</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-51"><label>51.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>On the bem for acoustic wave problems</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>107</volume><italic>,</italic> <fpage>53</fpage>&#x2013;<lpage>62</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2019.07.002</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-52"><label>52.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ji</surname>, <given-names>Z. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Z. H.</given-names></string-name></person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Application of the boundary element method to predicting acoustic performance of expansion chamber mufflers with mean flow</article-title>. <source>Journal of Sound and Vibration</source><italic>,</italic> <volume>173</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>57</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jsvi.1994.1217</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-53"><label>53.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jiang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Combined shape and topology optimization for sound barrier by using the isogeometric boundary element method</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>124</volume><italic>,</italic> <fpage>124</fpage>&#x2013;<lpage>136</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2020.12.009</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-54"><label>54.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Non-iterative reconstruction of time-domain sound pressure and rapid prediction of large-scale sound field based on IG-DRBEM and POD-RBF</article-title>. <source>Journal of Sound and Vibration</source><italic>,</italic> <volume>573</volume><italic>,</italic> <fpage>118226</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2023.118226</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-55"><label>55.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Fu</surname>, <given-names>Z. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Burton&#x2013;miller-type singular boundary method for acoustic radiation and scattering</article-title>. <source>Journal of Sound and Vibration</source><italic>,</italic> <volume>333</volume><italic>(</italic><issue>16</issue><italic>),</italic> <fpage>3776</fpage>&#x2013;<lpage>3793</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2014.04.025</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-56"><label>56.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Uncertainty quantification of mechanical property of piezoelectric materials based on isogeometric stochastic fem with generalized nth-order perturbation</article-title>. <source>Engineering with Computers</source><italic>,</italic> <volume>83</volume><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-57"><label>57.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Schanz</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Fast multipole method for poroelastodynamics</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>89</volume><italic>,</italic> <fpage>50</fpage>&#x2013;<lpage>59</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2018.01.014</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-58"><label>58.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abduljabbar</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Farhan</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al Harthi</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yokota</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Extreme scale fmm-accelerated boundary integral equation solver for wave scattering</article-title>. <source>SIAM Journal on Scientific Computing</source><italic>,</italic> <volume>41</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>C245&#x2013;C268</fpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-59"><label>59.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vouvakis</surname>, <given-names>M. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lee</surname>, <given-names>J. F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>The adaptive cross approximation algorithm for accelerated method of moments computations of emc problems</article-title>. <source>IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility</source><italic>,</italic> <volume>47</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>763</fpage>&#x2013;<lpage>773</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TEMC.2005.857898</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-60"><label>60.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kurz</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rain</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rjasanow</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>The adaptive cross-approximation technique for the 3D boundary-element method</article-title>. <source>IEEE Transactions on Magnetics</source><italic>,</italic> <volume>38</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>421</fpage>&#x2013;<lpage>424</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/20.996112</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-61"><label>61.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Marussig</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zechner</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Beer</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fries</surname>, <given-names>T. P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Fast isogeometric boundary element method based on independent field approximation</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>284</volume><italic>,</italic> <fpage>458</fpage>&#x2013;<lpage>488</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.09.035</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-62"><label>62.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhou</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cheng</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Nurbs-enhanced boundary element method based on independent geometry and field approximation for 2D potential problems</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>83</volume><italic>,</italic> <fpage>158</fpage>&#x2013;<lpage>166</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2017.07.013</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-63"><label>63.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ven&#x00E5;s</surname>, <given-names>J. V.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kvamsdal</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Isogeometric boundary element method for acoustic scattering by a submarine</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>359</volume><italic>,</italic> <fpage>112670</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.112670</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-64"><label>64.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ding</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Seamless integration of computer-aided geometric modeling and acoustic simulation: Isogeometric boundary element methods based on catmull-clark subdivision surfaces</article-title>. <source>Advances in Engineering Software</source><italic>,</italic> <volume>149</volume><italic>,</italic> <fpage>102879</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.advengsoft.2020.102879</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-65"><label>65.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dong</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Isogeometric indirect boundary element method for solving the 3D acoustic problems</article-title>. <source>Journal of Computational and Applied Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>363</volume><italic>,</italic> <fpage>273</fpage>&#x2013;<lpage>299</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cam.2019.06.013</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-66"><label>66.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Takahashi</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Matsumoto</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>An application of fast multipole method to isogeometric boundary element method for laplace equation in two dimensions</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>36</volume><italic>(</italic><issue>12</issue><italic>),</italic> <fpage>1766</fpage>&#x2013;<lpage>1775</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2012.06.004</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-67"><label>67.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gong</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dong</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>An isogeometric boundary element method using adaptive integral method for 3D potential problems</article-title>. <source>Journal of Computational and Applied Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>319</volume><italic>,</italic> <fpage>141</fpage>&#x2013;<lpage>158</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cam.2016.12.038</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-68"><label>68.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Peng</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lin</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Isogeometric boundary element analysis for 2D transient heat conduction problem with radial integration method</article-title>. <source>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</source><italic>,</italic> <volume>126</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>107</fpage>&#x2013;<lpage>119</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2021.012821</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-69"><label>69.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhi</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Meng</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2024</year>). <article-title>A direct FE<sup>2</sup> method for concurrent multilevel modeling of piezoelectric materials and structures</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>420</volume><italic>,</italic> <fpage>116696</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2023.116696</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-70"><label>70.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jin</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Buckling of a reissner&#x2013;mindlin plate of piezoelectric semiconductors</article-title>. <source>Meccanica</source><italic>,</italic> <volume>57</volume><italic>(</italic><issue>11</issue><italic>),</italic> <fpage>2797</fpage>&#x2013;<lpage>2807</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11012-022-01598-2</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-71"><label>71.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Taus</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rodin</surname>, <given-names>G. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Scott</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Isogeometric boundary element methods and patch tests for linear elastic problems: Formulation, numerical integration, and applications</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>357</volume><italic>,</italic> <fpage>112591</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.112591</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-72"><label>72.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A non-iterative methodology to reconstruct boundary shapes and conditions in isotropic linear elasticity based on the BEM</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>153</volume><italic>,</italic> <fpage>12</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2023.05.019</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-73"><label>73.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ghosh</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mukherjee</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>1987</year>). <article-title>A new boundary element method formulation for three dimensional problems in linear elasticity</article-title>. <source>Acta Mechanica</source><italic>,</italic> <volume>67</volume><italic>(</italic><issue>1&#x2013;4</issue><italic>),</italic> <fpage>107</fpage>&#x2013;<lpage>119</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-74"><label>74.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kerfriden</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Implementation of regularized isogeometric boundary element methods for gradient-based shape optimization in two-dimensional linear elasticity</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>106</volume><italic>(</italic><issue>12</issue><italic>),</italic> <fpage>972</fpage>&#x2013;<lpage>1017</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.v106.12</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-75"><label>75.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cao</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ren</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gong</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dong</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>An isogeometric boundary element method for transient heat transfer problems in inhomogeneous materials and the non-iterative inversion of loads</article-title>. <source>Applied Thermal Engineering</source><italic>,</italic> <volume>212</volume><italic>,</italic> <fpage>118600</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.applthermaleng.2022.118600</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-76"><label>76.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H. B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Structural shape optimization of three dimensional acoustic problems with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>355</volume><italic>,</italic> <fpage>926</fpage>&#x2013;<lpage>951</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.06.012</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-77"><label>77.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A bem broadband topology optimization strategy based on taylor expansion and soar method-application to 2D acoustic scattering problems</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>124</volume><italic>(</italic><issue>23</issue><italic>),</italic> <fpage>5151</fpage>&#x2013;<lpage>5182</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.v124.23</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-78"><label>78.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>An isogeometric approach of two dimensional acoustic design sensitivity analysis and topology optimization analysis for absorbing material distribution</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>336</volume><italic>,</italic> <fpage>507</fpage>&#x2013;<lpage>532</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2018.03.025</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-79"><label>79.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gong</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Bi-material topology optimization for fully coupled structural-acoustic systems with isogeometric FEM-BEM</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>135</volume><italic>,</italic> <fpage>182</fpage>&#x2013;<lpage>195</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2021.11.005</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-80"><label>80.</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bendat</surname>, <given-names>J. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Piersol</surname>, <given-names>A. G.</given-names></string-name></person-group> (<year>1987</year>). <article-title>Random data: Analysis and measurement procedures</article-title>. <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://books.google.fr/books?id=qYSViFRNMlwC">https://books.google.fr/books?id=qYSViFRNMlwC</ext-link> <comment>(accessed on 27/10/2023)</comment>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-81"><label>81.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Cheng</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>P. -W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Singular boundary method for 2D and 3D acoustic design sensitivity analysisimage 1</article-title>. <source>Computers &#x0026; Mathematics with Applications</source><italic>,</italic> <volume>119</volume><italic>,</italic> <fpage>371</fpage>&#x2013;<lpage>386</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2022.06.009</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-82"><label>82.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name></person-group> (<year>2024</year>). <article-title>A novel semi-analytical meshless method for the thickness optimization of porous material distributed on sound barriers</article-title>. <source>Applied Mathematics Letters</source><italic>,</italic> <volume>147</volume><italic>,</italic> <fpage>108844</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aml.2023.108844</pub-id></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-83"><label>83.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Han</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pan</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cheng</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Niu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>A semi-analytical treatment for nearly singular integrals arising in the isogeometric boundary element method-based solutions of 3D potential problems</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>398</volume><italic>,</italic> <fpage>115179</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.115179</pub-id></mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>