<?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">67679</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2025.067679</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>A Time-Domain Irregular Wave Model with Different Random Numbers for FOWT Support Structures</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">A Time-Domain Irregular Wave Model with Different Random Numbers for FOWT Support Structures</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">A Time-Domain Irregular Wave Model with Different Random Numbers for FOWT Support Structures</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Ju</surname><given-names>Shen-Haw</given-names></name><email>juju@mail.ncku.edu.tw</email></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Huang</surname><given-names>Yi-Chen</given-names></name></contrib>
<aff id="aff-1"><institution>Department of Civil Engineering, National Cheng-Kung University</institution>, <addr-line>Tainan, 70101</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Shen-Haw Ju. Email: <email>juju@mail.ncku.edu.tw</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>31</day><month>08</month><year>2025</year>
</pub-date>
<volume>144</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>1631</fpage>
<lpage>1654</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>09</day>
<month>5</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>04</day>
<month>8</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2025 The Authors.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Published by Tech Science Press.</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_67679.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>This study focuses on determining the second-order irregular wave loads in the time domain without using the Inverse Fast Fourier Transform (IFFT). Considering the substantial displacement effects that Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) support structures undergo when subjected to wave loads, the time-domain wave method is more suitable, while the frequency-domain method requiring IFFT cannot be used for moving bodies. Nonetheless, the computational challenges posed by the considerable computer time requirements of the time-domain wave method remain a significant obstacle. Thus, the paper incorporates various numerical schemes, including parallel computing and extrapolation of wave forces during specific time steps to improve overall efficiency. Despite the effectiveness of these schemes, the computational difficulties associated with the time-domain wave method persist. This study then proposes an innovative approach utilizing different random numbers in distinct segments, significantly reducing the computation of second-order wave loads. This random number interpolation ensures a smooth curve transition between two segments, emphasizing minimizing errors near the end of the first segment. Numerical analyses demonstrate substantial decreases in total computer time for FOWT structural analyses while maintaining consistent steel design results. The proposed method is uncomplicated, requiring only a simple subprogram modification in a conventional wave load computer program.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Fast fourier transform</kwd>
<kwd>finite element method</kwd>
<kwd>floating offshore wind turbine</kwd>
<kwd>irregular wave</kwd>
<kwd>parallel computing</kwd>
<kwd>time-domain wave loads</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>National Science and Technology Council</funding-source>
<award-id>NSTC 113-2223-E-006-014</award-id>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>In the field of wind power generation, as development progresses into deeper waters, the advantages of floating offshore wind turbines (FOWT) become increasingly apparent. Due to the large displacement of FOWTs, using the frequency domain Fast Fourier Transform (FFT) for wave load analysis can lead to significant errors. This is because FFT can only handle wave loads for fixed positions, making time-domain wave load analysis necessary. However, computational time becomes critical, particularly when employing second-order irregular wave theory. In the study of second-order irregular waves, Longuet-Higgins [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>] proposed a method for calculating second-order wave interaction in infinite water depth in 1963. Dalzell [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>] employed symbolic computations to handle the abundance of hyperbolic functions that promptly emerge in finite depth issues in Longuet-Higgins&#x2019; investigation. Johannessen and Swan [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>] conducted a laboratory study where they focused on various waves at a specific point to create a significant transient wave group, comparing measurements of water-surface elevation and water-particle kinematics with both linear and second-order solutions based on interactions identified by Longuethiggins &#x0026; Stewart [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Stansberg [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>] further expanded the work of Longuethiggins &#x0026; Stewart [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>] by providing a hybrid model to estimate nonlinear interactions in random seas and validating second-order wave theory through model basin measurements. Bateman et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>] utilized the experimental results of Johannessen and Swan [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>] as a validation of the numerical method. Additionally, Stansberg [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] investigated non-Gaussian extremes in numerically generated second-order random waves in deep water, offering insights into the statistical behavior of extreme wave crests under second-order wave theory. Zheng et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] proposed a method for non-Gaussian random wave simulation using two-dimensional Fourier transforms, which allows efficient calculations of random wave interactions and their effects on structural responses. Building upon this, Zheng and Moan [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] explored the dynamics of freak waves within third-order models, further advancing the understanding of complex wave phenomena. Lee [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>], in the development of the WAMIT utility, introduced the F2T module, which applies Fourier techniques to enhance the computational efficiency of second-order wave force calculations, particularly for floating structures. In 1981, Sharma and Dean [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] developed a theory to determine the second-order irregular waves and extended the calculations to intermediate water depths. Since then, numerous studies have been built upon this theory. Forristall [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] provided an accurate second-order superharmonic solution based on the theory of Sharma and Dean. Tromans and Vanderschuren [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] utilized the wave model introduced by Sharma and Dean to incorporate second-order nonlinearity in steep waves. They applied this model to calculate the probability of exceedance of crest elevation, and the outcomes demonstrated agreement with Forristall&#x2019;s simulations. Toffoli et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>] explored the characteristics of second-order low-frequency response by adopting Sharma and Dean&#x2019;s theory, substantiating their analysis with field measurements obtained from Lake George in water of finite depth. Ju et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>] also employed the theory of Sharma and Dean to analyze second-order irregular wave forces in FOWTs. Bredmose et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>] derived fully dispersive deterministic evolution equations and compared the second-order transfer functions to the governing equations provided by Sharma and Dean. From the above research review, it can be observed that the second-order irregular wave theory devised by Sharma and Dean has been extensively utilized and verified, affirming its stability and effectiveness.</p>
<p>In addition to employing the theory of Sharma and Dean, Forristall [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>] formulated the kinematic boundary condition fit method to estimate the kinematics of irregular waves and determine a potential function. Sch&#x00E4;ffer [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] derived a comprehensive second-order mathematical model of irregular waves based on the potential flow hypothesis and experimentally validated the theory. Wang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>] introduce an improved method for generating rogue waves by temporally and spatially focusing wave energy, enhancing the accuracy of wave formation in random seas by correcting spectral artifacts in previous approaches. In terms of time-domain wave force calculation, Xia et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>] developed an efficient nonlinear hydroelastic approach for analyzing wave- and slamming-induced vertical motions and structural responses of ships utilizing time-domain strip theory. Yang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>] described the full second-order coupling theory of irregular waves in detail and conducted theoretical derivation, application evaluation, and experimental verification. Li [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>] proposed a hybrid numerical wave absorption method to accurately simulate open sea conditions in fully nonlinear fluid-structure interactions, validating its efficiency through 3D numerical wave tank experiments and comparisons with physical tests. Xu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>] proposed a time-domain second-order method to simulate three-dimensional wave-body interactions. There are also some studies related to frequency domain wave force analysis. By analyzing the second-order hydrodynamic forces generated through the interaction of first-order wave potentials, Chen et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>] formulated and solved hydro-elastic equations in the frequency domain. Based on the second-order Stokes theory and incorporating Rainey&#x2019;s force model [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>], Bredmose and Pegalajar-Jurado [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>] developed an accelerated method for computing second-order monopile wave loads.</p>
<p>In many numerical analyses of FOWTs, Morison&#x2019;s equation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>] is commonly used to calculate wave loads acting on slender structures. Morison&#x2019;s equation, introduced by Morison et al., is a semi-empirical equation designed to address the hydrodynamic loads experienced by slender structures situated at the region that may be hit by wave. The hydrodynamic forces in Morison&#x2019;s equation consist of two components: the drag force caused by the water particle velocity and the inertia force caused by the water particle acceleration. This equation has found extensive application in calculating hydrodynamic loads on slender cylindrical bodies immersed in large bodies of water. However, due to the assumption of uniform flow acceleration, Morison&#x2019;s equation has some limitations and is only accurately estimated when applied to compact bodies [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>]. On the other hand, some researchers use quadratic transfer functions (QTFs) to calculate second-order wave forces [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-32">32</xref>]. The complete QTF method requires solving the second-order problem, which leads to an increase in computational time. Although Newman&#x2019;s approximation method [<xref ref-type="bibr" rid="ref-33">33</xref>] can reduce the amount of calculation, it has accuracy issues in shallow water areas and low-frequency circumstances [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>]. Another problem is that if FOWT requires large displacement finite element analysis, where structural positions change with time, Morison&#x2019;s equation can be more flexible.</p>
<p>In research on offshore wind turbines (OWT) analysis, the benchmark often used for validation came from the FAST [<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>] or OpenFAST [<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>] program developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL). It is an aero-hydro-elastic coupled program that can perform numerical simulations of wind turbines. In the program, analysis in different fields is broken down into different calculation modules. Some researchers calculated wave forces using the HydroDyn module of FAST or OpenFAST [<xref ref-type="bibr" rid="ref-37">37</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>]. The theoretical basis of this module operation is based on Duarte et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>]. Through experiments, Coulling et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>] proved the correctness of FAST in FOWT analysis. Other commercial simulation software such as OrcaFlex [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>] and AQWA [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>] are also robust tools for hydrodynamic analysis, commonly used in various OWT studies [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>].</p>
<p>In terms of experiments on FOWTs, Hallak et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-49">49</xref>] verified the accuracy of the numerical simulations through scaled experiments and found that in the simulation of irregular waves, the analysis results in the coupled time domain were relatively accurate. Coulling et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-50">50</xref>] conducted scale tests and verified the measured data with the numerical simulations using FAST and showed that the simulations considering the effects of second-order waves on hydrodynamic forces and moments provide better accuracy close to experimental results. The influence of second-order wave force on FOWTs has also been studied by Duarte et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-51">51</xref>], and the research results were applied to FAST. Zhang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>] discussed and compared the effects of second-order wave loads on platform motions and mooring tensions by using different methods including Newman&#x2019;s approximation and the full QTF method and found that the second-order wave loads may cause resonance and lead to structural failure. Mei and Xiong [<xref ref-type="bibr" rid="ref-52">52</xref>] also found through numerical simulations that the effect caused by the second-order wave cannot be ignored. Otherwise, the low-frequency response may be underestimated [<xref ref-type="bibr" rid="ref-53">53</xref>]. Additionally, some numerical studies have been conducted on irregular waves acting on OWTs through the frequency domain FFT method for fixed structures [<xref ref-type="bibr" rid="ref-54">54</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-55">55</xref>]. However, the computational cost in second-order FFT numerical calculations remains a severe problem.</p>
<p>Indeed, leveraging parallel computation can significantly mitigate the computational time issue associated with time-domain calculations, especially as modern computer Central Processing Units (CPU) feature an increasing number of cores. Therefore, this article will primarily explore using parallel operations to analyze the response of FOWTs subjected to irregular wave forces. Additionally, a method utilizing different random numbers between two FFT segments has been proposed to decrease CPU time to calculate second-order irregular wave loads substantially.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Irregular Wave Formulation in Parallel and Efficient Time-Domain Form</title>
<p>In this section, the irregular wave formulation from the reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] was first rewritten to the FFT form. Subsequently, this formulation was directly employed to obtain the time-domain result without necessitating the use of inverse FFT. Furthermore, the equations are split into dependent and independent terms of the <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, and <italic>z</italic> coordinates, so computational efficiency can be performed for moving coordinate systems, such as large-displacement finite element analyses. If the time step is <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> time steps are used, the total time (<italic>T</italic>), maximum frequency (<italic>f</italic><sub><italic>max</italic></sub>), and the incremental frequency (<inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>) of the simulated wave can be expressed as follows:
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> is the number of required FFT terms for a real time-domain function due to the symmetric condition. The following FFT formulation can be used to determine the wave height, velocities, and accelerations at a specific location (<italic>x</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic>) at time <italic>t</italic>.
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent functions of <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, <italic>z</italic>, and wave spectrum data, <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. It is evident that <italic>F</italic>(<italic>t</italic>) exhibits periodicity with a period T or <italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> time steps. Moreover, for real <italic>F</italic>(<italic>t</italic>), the following symmetric form should be obeyed.
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>for</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;to</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1.</mml:mn></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, the above equation changes to:
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</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>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>According to the reference, the FFT parameters <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for the first-order and second-order formulations related to wave height, velocities, and accelerations can be determined in the subsequent sections, where those formulations were arranged to be suitable for the time-domain calculation. This section also defines various variables utilized in the subsequent sections. Throughout the paper, <italic>i</italic> and <italic>j</italic> represent the indices of wave frequency, while <italic>m</italic> and <italic>n</italic> denote the indices of wave direction, with <italic>k</italic> uniformly used to represent the number of time steps. For a wave direction characterized by an angle <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> measured from the <italic>X</italic> axis, the wave number <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is defined as below, where <italic>p</italic> is index <italic>i</italic> or <italic>j</italic>, and <italic>q</italic> is index <italic>m</italic> or <italic>n</italic>.
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>tanh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;for</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>a</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>wave frequency&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and DNV-RP-C205 was used to determine <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msub><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, requiring only <italic>f</italic><sub><italic>p</italic></sub> and the water depth (<italic>d</italic>). It is noted that <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eqs. (5)</xref> to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">(8)</xref> depend solely on the wave frequency and direction, being independent of the position.</p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>FFT Parameters of the Wave Height</title>
<p>For the first-order wave height, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>where the bolded equations are dependent on <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, and <italic>z</italic> coordinates, <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> represents the wave height at frequency <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, in which <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the power spectral density of the wave height, <italic>N</italic><sub><italic>m</italic></sub> is the number of wave angles used in the wave spectra that can be referred to DNV-RP-205 3.5.8, <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the directionality function that depends on the wave angle <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a random value between 0 and 2&#x03C0;.</p>
<p>For second-order equations, the formulations exhibit symmetry with respect to <italic>i</italic> and <italic>j</italic>. Consequently, calculations are conducted only for cases where <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and a variable is defined as follows:
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;for&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;and&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;for&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the second-order wave height, the FFT parameters are:</p>
<p>(1) For frequency difference terms:
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>32</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle scriptlevel="1"><mml:mtable rowspacing="0.1em" columnspacing="0em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>in which</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>tanh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace"></mml:mspace><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The parameters <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> can be obtained for <italic>l</italic> ranging from &#x2212;<italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> to <italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub>. However, due to the symmetry of a real function, which yields <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, calculations are only necessary for the positive terms.</p>
<p>(2) For frequency summation terms:
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>32</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>32</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>in which&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>tanh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>FFT Parameters of Wave Velocities and Accelerations</title>
<p>For the first-order wave <italic>x</italic>-direction velocity, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the first-order wave <italic>x</italic>-direction acceleration, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The FFT parameters for the first-order <italic>y</italic>- and <italic>z</italic>-direction velocities and accelerations are provided in the <xref ref-type="sec" rid="app-1">Appendix A</xref>. As for the second-order wave velocities and accelerations, the FFT parameters are as follows:</p>
<p>(1) For frequency difference terms of the <italic>x</italic>-direction velocity:
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;for&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>equal to&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;or&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>(2) For frequency summation terms of the <italic>x</italic>-direction velocity:
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>(3) For frequency difference terms of the <italic>x</italic>-direction acceleration:
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>(4) For frequency summation terms of the <italic>x</italic>-direction acceleration:
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The FFT parameters for the second-order <italic>y</italic>- and <italic>z</italic>-direction velocities and accelerations are detailed in the <xref ref-type="sec" rid="app-1">Appendix A</xref>. Once the wave-induced velocity <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and acceleration <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined using the aforementioned equations, Morison&#x2019;s equation can be subsequently applied to calculate the wave force on a member, as follows:
<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mfrac><mml:mi>D</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <italic>dF</italic> represents the wave force at a specific location on the member, <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the inertia coefficient, <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the seawater density, <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the member diameter, and <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the drag coefficient. As the wavelength over diameter is smaller than five, the <italic>C</italic><sub><italic>M</italic></sub> of Morison&#x2019;s equation is too conservative. Therefore, this study adjusted the inertia coefficient <italic>C</italic><sub><italic>M</italic></sub> based on the modification proposed in reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]. The above procedures and theories have been designed into computer programs, where the source codes can be obtained from &#x201C;16. Wind turbine programs&#x201D; in <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://sites.google.com/view/jushenhaw">https://sites.google.com/view/jushenhaw</ext-link> (accessed on 01 August 2025), in which subroutines WAVEF, WAVEF0, IRWAVE, and IRWAVETM in file NBEAM.FOR are developed for the theories of the 2nd-to-15th stream function, Stokes 2nd, frequency-domain irregular wave, and time-domain irregular wave.</p>
</sec>
<sec id="s2_3">
<label>2.3</label>
<title>Validation of the FFT Parameters</title>
<p>In irregular wave calculations, both the time-domain and frequency-domain (inverse FFT) methods yield identical results. The primary distinction lies in the fact that the time-domain method consumes significantly more computer time, leading to numerical challenges, as discussed in the following section. The FFT equations in <xref ref-type="sec" rid="s2_1">Sections 2.1</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2_2">2.2</xref> involve random numbers, introducing challenges in comparing them with other irregular wave solutions. Consequently, this study conducted a comparison between the second-order irregular wave and Stokes theories for several single-frequency wave loads. Both shallow and deep waters were examined in this study, utilizing the IEA 15 MW OWT jacket support structure in 70 m water depth, as depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. Additionally, water depths of 20 and 40 m were considered for the same structure, and three different wave height scenarios (5, 8, and 12 m) were implemented for each case. The finite element procedure and details can be found in the reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-57">57</xref>], where the nodal wave height, three-direction velocities, and three-direction accelerations, as discussed in the previous section, were initially computed. Subsequently, the member forces resulting from the wave load below the transient wave surface were determined using Morison&#x2019;s equation [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>]. Finally, the total wave forces were determined by summing the member forces attributable to the wave load. The wave height and structural wave loads exhibit remarkable similarities between the two methods. Two figures, <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-3">3</xref>, are presented to illustrate this alignment. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> illustrates the total time-history wave loads from all the members below the transient wave surface with a water depth of 20 m and a wave height of 12 m. Meanwhile, <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref> shows the difference between the maximum and minimum total wave loads from all the elements below the transient wave surface during a time-history analysis for all the cases. Although this study employs unidirectional waves for validation, the proposed FFT-based time-domain formulation is also compatible with directional spreading and multi-peak spectra, through appropriate wave directionality functions and spectral superposition. However, such cases greatly increase the difficulty of the validation in the time domain. Therefore, unidirectional input was used in this study to provide a more tractable and focused evaluation of the method&#x2019;s accuracy and efficiency. While these equations provide accurate results, the time-domain method demands excessive computational time, a concern addressed in the subsequent section. It is worth noting that the main purpose of these comparisons is to verify the correctness of the second-order irregular wave equation, even under some conditions that the Stokes theory does not apply.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>The tested OWT jacket support structures for the water depth of 70 m (<italic>L</italic><sub>1</sub> &#x003D; 22 m, <italic>L</italic><sub>2</sub> &#x003D; 18 m, <italic>L</italic><sub>3</sub> &#x003D; 15 m, <italic>L</italic><sub>4</sub> &#x003D; 13 m, and <italic>L</italic><sub>5</sub> &#x003D; 12 m)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-1.tif"/>
</fig><fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Comparison of time-history total wave <italic>x</italic>-direction forces between the second-order Stokes and second-order irregular wave theories under a single wave with a period of 12.798 s, wave height of 8.980 m, and wave length of 164.463 m at a water depth of 20 m</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-2.tif"/>
</fig><fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>The variation between the maximum and minimum total wave loads from all the elements below the transient wave surface during a time-history analysis for all cases</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-3.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Problems of Traditional Efficient Schemes for Time-Domain Wave Loads</title>
<p>The frequency-domain method, employing the inverse FFT, is efficient. This is because the FFT terms of nodal wave loads, as presented in <xref ref-type="sec" rid="s2_1">Section 2.1</xref>, only need to be calculated once, and the inverse FFT is subsequently employed to obtain all the time-history wave loads. Conversely, the time-domain method requires the computation of FFT terms at each time step. However, the frequency-domain method is applicable only for small-displacement finite element analysis, since the nodal coordinates <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, and <italic>z</italic> in the equations of <xref ref-type="sec" rid="s2_1">Section 2.1</xref> must remain fixed for the inverse FFT to be valid. Therefore, for the wave loads of FOWT support structures with a large displacement effect, the time-domain method is the preferred choice. In this paper, the following traditional schemes were proposed to enhance the computational efficiency of the time-domain method:</p>
<p>(1) Eliminating high-frequency terms</p>
<p>The second order model has demonstrated a good fit to experimental data when a cut-off frequency <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> equal to <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is applied [<xref ref-type="bibr" rid="ref-58">58</xref>]. This criterion was empirical rather than theoretical, and the recommended practice from Det Norske Veritas (DNV) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-58">58</xref>] suggests this cut-off frequency equal to 4 times the spectral peak frequency. Despite its empirical nature, employing a cut-off frequency can significantly reduce the computational cost of second-order irregular wave loads. For example, if <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> is set to 8192 with <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the number of required frequencies is only 264. Consequently, the second-order irregular wave load calculation can be significantly accelerated, approximately (8192/264)<sup>2</sup> &#x003D; 963 times.</p>
<p>(2) Employing buffers to store the calculation results independent of <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, and <italic>z</italic> coordinates</p>
<p>From the equations in <xref ref-type="sec" rid="s2_1">Section 2.1</xref>, one can clearly understand the variable dependence. Variables with <italic>i</italic> and <italic>j</italic> are contingent on frequencies, those with <italic>m</italic> and <italic>n</italic> depend on wave direction, and the bolded equations with <italic>x</italic>, <italic>y</italic>, and <italic>z</italic> are linked to nodal coordinates. Variables independent of coordinates can be computed once and stored in a buffer for all the nodes and time steps. Subsequently, for each time step, the coordinate-dependent variables are calculated to determine those FFT parameters. For example, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref> can be modified to:
<disp-formula id="ueqn-38"><mml:math id="mml-ueqn-38" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</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>b</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></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:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the total number of iterations for <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula> under <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;to&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. It is noted that variables <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are computed only once for all the nodes and time steps.</p>
<p>(3) Parallel computation of element wave forces</p>
<p>The equations presented in <xref ref-type="sec" rid="s2_1">Section 2.1</xref> are not interdependent across distinct nodal coordinates, making parallel computation efficient at each node. Given that OWT structural analyses frequently demand the calculation of numerous nodal wave loads at each time step, complete parallelization proves to be highly efficient.</p>
<p>(4) Extrapolation of element wave forces over a defined number of time steps (<italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub>)</p>
<p>Although wave loads are low-frequency, the time step length must still be sufficiently small to accommodate other types of loads. Therefore, an alternative is the extrapolation of wave loads over a certain number of time steps (<italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub>), providing a balance between computational efficiency and accuracy. In this study, a quadratic exploitation using the wave loads from the three previous time steps was employed to determine the current wave loads for the next time step. For example, with two extrapolations and a calculation, the data from time steps <italic>n</italic>, <italic>n &#x002B;</italic> 3, and <italic>n &#x002B;</italic> 6 are used to extrapolate the data for steps <italic>n &#x002B;</italic> 7 and <italic>n &#x002B;</italic> 8, after which the data for step <italic>n &#x002B;</italic> 9 is subsequently calculated.</p>
<p>Schemes (1) and (2) are essential procedures, and this study will exclusively examine the efficiency of schemes (3) and (4) by using a FOWT support structure. A semi-submersible platform was selected for this investigation because it features a high number of structural degrees of freedom and nodes, which leads to a heavier computational burden. This characteristic makes it an ideal case to highlight the benefits of the proposed acceleration techniques. In <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>, the setup employed for this investigation involves the integration of the IEA 15 MW wind turbine [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>] onto a DeepCwind semi-submersible platform [<xref ref-type="bibr" rid="ref-60">60</xref>] with four columns, positioned in waters with a depth of 100 m. The central column provides support for the tower, while the remaining three floating columns contribute additional stability. Structural integrity is preserved by interconnecting the pontoons through a system of 15 braces. To model the columns and braces, two-node Timoshenko beam elements were employed. These elements encompass functions that represent the floating stiffness at the sea surface, water-effective mass, and the load on the floating element. Key dimensions of both the tower and platform are specified in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>. A loading condition of IEC 61400-3-1 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-61">61</xref>] Design Load Cases (DLC) 6.2 (parked (standing still or idling)) was employed, including a significant wave height (<italic>H</italic><sub><italic>s</italic></sub>) of 10 m, a wave direction from the <italic>X</italic>-axis (<italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>wave</italic></sub>) at 30 degrees, an average hub wind speed (<italic>V</italic><sub><italic>hub</italic></sub>) of 57 m/s, wind direction from the <italic>X</italic>-axis (<italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>wind</italic></sub>) at 30 degrees, and a misalignment of the yaw system (<italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>yaw</italic></sub>) at 90 degrees. These directions are illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>. The Newmark&#x2019;s integration method was employed to conduct the large-displacement dynamic finite element analysis, utilizing a time step length of 0.05 s and a total time of 700 s. The following two ratios were defined to assess accuracy and CPU time under various conditions.
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>Accuracy ratio</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>CPU ratio&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>CPU time of current condition</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CPU time with&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>and all CPU threads</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>F</italic><sub><italic>k</italic></sub> is the <italic>x</italic>-direction total wave force from all the members at time step <italic>k</italic>.</p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>The dimensions and information of the 15 MW FOWT support structure in a water depth of 100 m (<italic>V</italic><sub><italic>hub</italic></sub> &#x003D; 57 m/s,&#x2002;<italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>wave</italic></sub> &#x003D; 30&#x00B0;, <italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>wind</italic></sub> &#x003D; 30&#x00B0;, and <italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>yaw</italic></sub> &#x003D; 90&#x00B0;)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-4.tif"/>
</fig>
<p>The values of these two ratios under various conditions are presented in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>, illustrating the following characteristics:</p>
<p><list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label><p>Regarding parallel computing, the number of CPU threads presented in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref> is only specified for wave load calculations, with other components being fully parallelized across all CPU threads. The efficiency of parallel computing is evident from <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>, demonstrating that a threefold speedup can be achieved on a personal computer. Additionally, the table highlights that the computation of wave loads constitutes a significant portion of the CPU time, underscoring the necessity of parallel computation. The parallel procedure executed during nodal wave load calculation is the most effective approach.</p>
</list-item>
<list-item><label>(2)</label><p>When parallel computing is employed, the extrapolation of wave loads (<italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub> &#x003E; 1) is not as efficient. This is because a significant portion of wave load calculation has already been executed in parallel computing. However, in the absence of parallel computing, extrapolation for <italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub> equal to two or three proves quite efficient without significantly compromising accuracy. This condition becomes beneficial when many loading cases must be analyzed. Given that the primary parallel computing is allocated to different finite element analyses with distinct loading cases, and possibly only one or several CPU threads are assigned to the wave load calculation, using <italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub> equal to two or three is advantageous.</p></list-item>
<list-item><label>(3)</label><p>In OWT structural analyses, specifications such as IEC 61400-3, often recommend more than ten to twenty design load cases (DLCs), which may result in thousands of different loads. Additionally, for FOWT cases, the total time of finite element analyses is suggested to equal 3600 s. Therefore, based on the CPU time presented in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>, there is a need for further improvement in the computational efficiency of wave loads, especially for extended simulation durations, such as 3600 s. This is attributed to the fact that a prolonged simulation time requires significantly more CPU time for second-order wave calculation, and a topic will be explored in the subsequent section.</p>
</list-item>
</list></p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>List of CPU times and accuracy for wave load extrapolation considering a specific number of time steps (<italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub>) and the number of CPU threads (Intel i9-13900KS CPU) for 14,000 time steps (700 s with the time step length of 0.05 s)</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th><italic>N</italic><sub><bold><italic>extra</italic></bold></sub></th>
<th>Number of CPU threads</th>
<th>CPU time (s) (CPU ratio)</th>
<th>Accuracy ratio</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>32</td>
<td>1017 (100%)</td>
<td>0%</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>32</td>
<td>894 (87.9%)</td>
<td>0.58%</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>32</td>
<td>860 (84.6%)</td>
<td>1.38%</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>32</td>
<td>835 (82.1%)</td>
<td>2.36%</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>32</td>
<td>825 (81.1%)</td>
<td>3.19%</td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>3413 (335.6%)</td>
<td>0%</td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>2</td>
<td>2155 (211.9%)</td>
<td>0%</td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>4</td>
<td>1576 (155.0%)</td>
<td>0%</td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>8</td>
<td>1222 (120.2%)</td>
<td>0%</td>
</tr>
<tr>
<td>1</td>
<td>16</td>
<td>1172 (115.2%)</td>
<td>0%</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>1</td>
<td>2129 (209.3%)</td>
<td>0.58%</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>1</td>
<td>1690 (166.2%)</td>
<td>1.38%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Continuous Formulations with Different Random Numbers</title>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Formulations</title>
<p>Based on the numerical tests conducted in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, the computational time for second-order wave loads remains excessively high. This issue would be exacerbated if an extended simulation time is necessary, such as 1000 s or more, given that the calculation process for second-order wave loads is roughly proportional to the square of <italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref>. An alternative approach is to employ multiple FFT segments with different random numbers, significantly reducing the computation of second-order wave loads. However, using different random numbers introduces discontinuity at the connection point between two FFT segments. Therefore, this paper suggests the following interpolation method for the random numbers (<inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) of the two FFT segments.
<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>for</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>for</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a random number in the first segment, and <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is that in the second segment, <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the time equal to 0 at the beginning of the interpolation, and <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the total time of the interpolation interval. These two equations form a quadratic representation of random numbers, with the minimum interval on either side and the maximum interval in the middle. To assess the error of the interpolation interval, an FFT term of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">Eq. (2)</xref> is utilized, as follows:
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the incremental random number at time <italic>t</italic> for frequency <italic>f</italic><sub><italic>j</italic></sub>. If the random number interpolation is applied to the first segment, the frequency error should arise from <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Given that the function is periodic with a period of <italic>T</italic> &#x003D; <italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub><inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the minimum value should be <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> for this error term <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Hence, the optimal strategy to minimize the error is to perform the interpolation near the end of the first FFT segment. This choice ensures that the time, excluding the periodic part, approaches <italic>T</italic> as the maximum value. Conversely, if the interpolation is set near the beginning of the second FFT segment, the time, excluding the periodic part, will approach zero resulting in a significant error. This error represents a specific percentage of the total duration of each segment. Consequently, since every segment carries the same percentage error, increasing the number of segments does not significantly affect the average error. While enlarging <italic>T</italic> can decrease the error, it may compromise computational efficiency.</p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Explanation of Computational Efficiency</title>
<p>To determine irregular waves, the computational efficiency can be approximated in the following equation for the frequency-domain method, time-domain method, and time-domain with different random numbers.
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Log</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>for the frequency</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>domain method using Inverse FFT&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>IFFT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>for the time</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>domain method</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;and</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-45"><label>(45)</label><mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mtext>for the time</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>domain method with different random numbers</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>m</italic> is the number of different random numbers used in the total simulation time, <italic>N</italic> is the total number of time steps required for FFT terms, <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the total number of time steps required for FFT terms under the condition that the analysis was divided into <italic>m</italic> segments. As shown in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is equal to <italic>N</italic> in the first-order wave theory, but it is obvious that <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mover><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo accent="false">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is definitely much smaller than <italic>N</italic> for the frequency summation and difference terms in the second-order wave theory.</p>
<p>Although the computation speed of the time-domain method with different random numbers may be slower than the frequency-domain method using IFFT, it offers a practical alternative for scenarios requiring time-domain analysis. For FOWT support structures, where large displacements render IFFT invalid, this method represents a significant advancement in efficiency. Additionally, without corrections, the traditional time-domain method&#x2019;s computation time grows exponentially with simulation duration, leading to prohibitive computational costs. By mitigating this growth, the segmentation method ensures that extended simulations remain feasible within a reasonable time frame, which is not much more than the frequency-domain method. In our previous research [<xref ref-type="bibr" rid="ref-62">62</xref>], we developed a fully coupled aero-hydro-servo-elastic simulation framework that satisfies IEC 61400-3-1 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-61">61</xref>] load combination requirements. In such implementations, the wave load module described in this paper is responsible for calculating hydrodynamic forces at each time step, which are applied to a finite element model. The structure is modeled with full nodal resolution, where each node possesses six degrees of freedom. After all external loads and are applied, the nodal displacements, velocities, and accelerations are computed using Newmark&#x2019;s method. The updated nodal positions are then passed back to update external force modules, including wave loads, mooring line tensions, aerodynamic and control systems for the next time step. This iterative process highlights the necessity of improving wave force computation speed, which is the focus of the present study.</p>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Case Study</title>
<p>Utilizing different <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> with distinct FFT segments generates different random numbers for the wave load calculation, resulting in varying wave shapes. Specifications such as IEC and DNVGL recommend using different random numbers for different DLCs. Therefore, this study compares the CPU time and the steel design results of the FOWT support structure, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>, under the irregular wave with the same condition of <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, but the total simulation time changes from 700 s to 3600 s. The steel design program utilizes API and DNV-RP-C202 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-63">63</xref>] standards to ascertain the required thickness for each tubular section under the DLC mentioned in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. Notably, DNV-RP-C202 addressing local and global shell buckling effects is suitable for sections with a Diameter/thickness ratio exceeding 120. Seven different cases were analyzed including:</p>
<p>case 1: The whole time of 3600 s with a random number,</p>
<p>case 2: <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> &#x003D; 8192 (<italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> time steps) to change the random number with <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; 10 s,</p>
<p>case 3: <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> &#x003D; 8192 (<italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> time steps) to change the random number with <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; 5 s,</p>
<p>case 4: <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> &#x003D; 8192 (<italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> time steps) to change the random number with <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; 2.5 s,</p>
<p>case 5: <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> &#x003D; 8192 (<italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub> time steps) to change the random number with <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; 1 s.</p>
<p>The CPU time and the difference of the steel design are presented in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref> illustrates the wave height for the entire simulation duration, <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref> depicts a connection interval between two FFT segments for cases 2 to 5, and <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> shows the wave height of the applied Jonswap spectrum and the FFT results of cases in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref>. These results reveal the following features:</p>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>List of CPU times and accuracy for wave loads using interpolation between FFT segments (Intel i9-13900KS CPU and <italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub> &#x003D; 2 for all cases)</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col align="center"/>
<col/>
<col/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Case</th>
<th align="center">Number of FFT segments</th>
<th><italic>N</italic><sub><bold><italic>t</italic>2</bold></sub></th>
<th><italic>S</italic><sub><bold>0</bold></sub> (s)</th>
<th align="center">CPU time (s) (CPU ratio)</th>
<th align="center">Total steel design weight (<italic>t</italic>)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>1</td>
<td>65,536</td>
<td>&#x2013;</td>
<td>44,217 (100%)</td>
<td>22,166</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>7</td>
<td>8192</td>
<td>10</td>
<td>4395 (9.94%)</td>
<td>21,487</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>7</td>
<td>8192</td>
<td>5</td>
<td>4393 (9.94%)</td>
<td>21,837</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>7</td>
<td>8192</td>
<td>2.5</td>
<td>4392 (9.93%)</td>
<td>21,891</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>7</td>
<td>8192</td>
<td>1</td>
<td>4390 (9.93%)</td>
<td>21,908</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>The complete wave height profile of Case 2 from the proposed time-domain wave equations with different random number segments</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-5.tif"/>
</fig><fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>A connection interval between two FFT segment for cases 2 to 5 (<italic>S</italic><sub>0</sub> &#x003D; 10 for point A, <italic>S</italic><sub>0</sub> &#x003D; 5 for point B, <italic>S</italic><sub>0</sub> &#x003D; 2.5 for point C,&#x2002;<italic>S</italic><sub>0</sub> &#x003D; 1 for point D, and line EF &#x003D; beginning of the 2nd segment)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-6.tif"/>
</fig><fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Wave height of the applied Jonswap spectrum and the converted wave height using FFT for the results of cases in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-7.tif"/>
</fig>
<p>(1) The CPU times for FOWT structural analyses with <italic>N</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> equal to 65,535 and 8192 differ by about ten times. This implies that employing an appropriate number of FFT segments with different random numbers can significantly reduce the computational load in second-order irregular wave calculations. Implementing this method, which utilizes different random numbers between two FFT segments, is not complex, as it only requires a simple subprogram using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">Eqs. (40)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref> to modify a traditional wave load computer program.</p>
<p>(2) Design codes such as IEC and DNVGL require different random numbers for the wave load under various DLCs. Conducting numerous analyses and designs across these DLCs with a broad range of random number settings ensures that the design results are objective and reasonable. <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref> illustrates that the maximum difference in total steel design weight is approximately 3.2% among these five cases, signifying that the proposed method with different random numbers between two FFT segments is practical.</p>
<p>(3) <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref> demonstrates that the calculation using our proposed method and program results in a smooth line with no apparent interruption points. In <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, the connection curves between the first and second FFT regions are smooth, except for the case of <italic>T</italic><sub>0</sub> &#x003D; 1 s, and we recommend setting <italic>T</italic><sub>0</sub> between 0.2<italic>T</italic><sub><italic>p</italic></sub> and <italic>T</italic><sub><italic>p</italic></sub>. This figure indicates that the beginning of the second FFT region is not at the same location, as the different wave loads at the connection lead to different displacements of the FOWT support structure. Notably, the FOWT support structure supported by mooring lines is sensitive to the wave load. Nevertheless, the proposed method can obtain smooth wave loads and significantly reduce CPU time.</p>
<p>(4) <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> illustrates the comparison between the applied Jonswap spectrum and the FFT frequency results for the five cases listed in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref>, demonstrating acceptable accuracy. Cases 2 through 5 share the same set of random numbers, differing only in the connection time between the two segments, resulting in highly similar FFT outcomes. In contrast, Case 1 utilizes a different set of random numbers, leading to slight variations in its FFT results compared to Cases 2 to 5. Nevertheless, all cases exhibit sufficient accuracy when compared to the Jonswap spectrum.</p>
<p>(5) To further validate the efficiency of the proposed method, the total time of cases 1 and 2 changes from 3600 s to 700, 1800, 4800, and 7200 s. Moreover, the frequency domain method was also performed to be compared, although the method is not suitable for large-displacement analyses. <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> shows the CPU times for those cases. This outcome indicates that the required CPU time of the proposed method is still proportional to the total simulation time, if the used sub-region (8192 time steps for this example) does not change. Furthermore, the CPU time is not much larger than that of the frequency-domain method. However, that of the traditional time-domain wave method increases exponentially with the simulation time.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>Comparisons of the required CPU time between the frequency-domain wave method and the time-domain wave method with and without different random numbers</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_67679-fig-8.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusions</title>
<p>This study collected and presented the explicit FFT parameters for second-order irregular wave height and loads from the research results of Sharma and Dean and applied them to both frequency-domain and time-domain methods. Given that FOWT support structures experience significant displacement effects under wave loads, the time-domain wave method becomes suitable for this problem. However, the time-domain method entails higher CPU time requirements than the frequency-domain method. To address this issue, the paper employs several numerical schemes, including efficient parallel computing and the extrapolation of element wave forces during specific time steps. While those schemes prove effective, the computational challenges persist due to the CPU time requirements in the time-domain wave method. Therefore, this study proposes a straightforward approach utilizing different random numbers in distinct FFT segments, aiming to significantly reduce the computation of second-order wave loads. Furthermore, this random number interpolation facilitates the creation of a continuous curve between two FFT segments. The paper also recommends interpolating near the end of the first FFT segment to minimize errors. Numerical studies demonstrate a significant reduction in the CPU times of FOWT structural analyses through the proposed method. Moreover, the steel design results do not vary excessively. Implementing this method, which involves using different random numbers between two FFT segments, is not complicated, as it only requires a simple subprogram using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">Eqs. (40)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-41">(41)</xref> to modify a traditional wave load computer program. Furthermore, the proposed scheme can be used for time-domain methods for any physical problem that is not suitable for the use of IFFT. While the method was demonstrated using a semi-submersible platform with high structural complexity, it is also applicable to other FOWT support structures. However, the efficiency of the proposed extrapolation and segmentation techniques may be influenced by the specific dynamic behaviors and structural layouts of different platforms, and this warrants further study. Despite the advantages of the proposed method, several limitations should be noted. First, the time-domain wave load calculation remains computationally more expensive than frequency-domain approaches using IFFT, particularly for large-scale simulations. Second, although dividing the simulation into multiple FFT segments with interpolated random numbers can significantly reduce computation time, each segment still requires a non-trivial amount of computation. If the number of time steps per segment is too large, the efficiency gain diminishes. In this study, a segment size of 16,384 time steps was found to be a suitable balance between accuracy and computational cost. In addition, future extensions of this work may consider incorporating wave&#x2013;structure interactions among multiple FOWTs in wind farms, which would allow further evaluation of the method&#x2019;s scalability and applicability to cluster-level simulations.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>Not applicable.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>This research was funded by National Science and Technology Council, grant number NSTC 113-2223-E-006-014.</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>Conceptualization, Shen-Haw Ju; methodology, Shen-Haw Ju; software, Shen-Haw Ju; validation, Shen-Haw Ju, Yi-Chen Huang; formal analysis, Shen-Haw Ju; investigation, Shen-Haw Ju; resources, Shen-Haw Ju; data curation, Shen-Haw Ju; writing&#x2014;original draft preparation, Shen-Haw Ju; writing&#x2014;review and editing, Yi-Chen Huang; visualization, Shen-Haw Ju; supervision, Shen-Haw Ju; project administration, Shen-Haw Ju; funding acquisition, Shen-Haw Ju. 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>The procedures and theories of this paper have been designed into computer programs, where the source codes can be obtained from &#x201C;16. Wind turbine programs&#x201D; in [<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://sites.google.com/view/jushenhaw">https://sites.google.com/view/jushenhaw</ext-link> (accessed on 01 August 2025)], in which subroutines WAVEF, WAVEF0, IRWAVE, and IRWAVETM in file NBEAM.FOR are developed for the theories of the 2nd-to-15th stream function, Stokes 2nd, frequency-domain irregular wave, and time-domain irregular wave. The data that support the findings of this study are available from the Corresponding Author, [Shen-Haw Ju], upon reasonable request.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>Not applicable.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<glossary content-type="abbreviations" id="glossary-1">
<title>Nomenclature</title>
<def-list>
<def-item>
<term>IFFT</term>
<def>
<p>Inverse Fast Fourier Transform</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>FOWT</term>
<def>
<p>Floating Offshore Wind Turbine</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>FFT</term>
<def>
<p>Fast Fourier Transform</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>OWT</term>
<def>
<p>Offshore wind turbines</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>Symbol</term>
<def>
<p>Description</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Time step length (s)</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>N</italic><sub><italic>t</italic></sub></term>
<def>
<p>Number of time steps</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>f</italic><sub><italic>p</italic></sub></term>
<def>
<p>Wave frequency (Hz)</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Incremental frequency</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>p</italic> or <italic>i</italic>, <italic>j</italic></term>
<def>
<p>Indices of wave frequency</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>q</italic> or <italic>m</italic>, <italic>n</italic></term>
<def>
<p>Indices of wave direction</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>&#x03B8;</italic><sub><italic>q</italic></sub></term>
<def>
<p>Wave direction (measured from <italic>x</italic>-axis)</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Wave number, where <italic>p</italic> is index <italic>i</italic> or <italic>j</italic>, and <italic>q</italic> is index <italic>m</italic> or <italic>n</italic></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Wave height at frequency <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Power spectral density of the wave height</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>N</italic><sub><italic>m</italic></sub></term>
<def>
<p>Number of wave angles used in the wave spectra</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Directionality function that depends on the wave angle <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Random value between 0 and 2&#x03C0;</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>dF</italic></term>
<def>
<p>Wave force in Morison&#x2019;s equation</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Inertia coefficient in Morison&#x2019;s equation</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Seawater density</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></term>
<def>
<p>Drag coefficient in Morison&#x2019;s equation</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term><italic>N</italic><sub><italic>extra</italic></sub></term>
<def>
<p>Number of extrapolated time steps between FFT segments</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>FFT</term>
<def>
<p>Fast Fourier Transform</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>IFFT</term>
<def>
<p>Inverse Fast Fourier Transform</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>FOWT</term>
<def>
<p>Floating Offshore Wind Turbine</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>DLC</term>
<def>
<p>Design Load Case</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>FEA</term>
<def>
<p>Finite Element Analysis</p>
</def>
</def-item>
<def-item>
<term>CPU</term>
<def>
<p>Central Processing Unit (computation core)</p>
</def>
</def-item>
</def-list>
</glossary>
<app-group id="appg-1">
<app id="app-1">
<title>Appendix A</title>
<p><bold><italic>FFT parameters of wave velocities and accelerations</italic></bold></p>
<p>For the first-order wave <italic>y</italic>-direction velocity, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-A1"><label>(A1)</label><mml:math id="mml-eqn-A1" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A2"><label>(A2)</label><mml:math id="mml-eqn-A2" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the first-order wave <italic>y</italic>-direction acceleration, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-A3"><label>(A3)</label><mml:math id="mml-eqn-A3" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A4"><label>(A4)</label><mml:math id="mml-eqn-A4" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the first-order wave <italic>z</italic>-direction velocity, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-A5"><label>(A5)</label><mml:math id="mml-eqn-A5" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A6"><label>(A6)</label><mml:math id="mml-eqn-A6" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>For the first-order wave <italic>z</italic>-direction acceleration, the FFT parameters are:
<disp-formula id="eqn-A7"><label>(A7)</label><mml:math id="mml-eqn-A7" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">cos</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A8"><label>(A8)</label><mml:math id="mml-eqn-A8" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">sin</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold><italic>FFT parameters of wave velocities and accelerations</italic></bold></p>
<p>(1) For frequency difference terms of the <italic>y</italic>-direction velocity:
<disp-formula id="eqn-A9"><label>(A9)</label><mml:math id="mml-eqn-A9" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A10"><label>(A10)</label><mml:math id="mml-eqn-A10" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A11"><label>(A11)</label><mml:math id="mml-eqn-A11" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>(2) For frequency summation terms of the <italic>y</italic>-direction velocity:
<disp-formula id="eqn-A12"><label>(A12)</label><mml:math id="mml-eqn-A12" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A13"><label>(A13)</label><mml:math id="mml-eqn-A13" 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:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>(3) For frequency difference terms of the <italic>y</italic>-direction acceleration:
<disp-formula id="eqn-A14"><label>(A14)</label><mml:math id="mml-eqn-A14" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A15"><label>(A15)</label><mml:math id="mml-eqn-A15" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>(4) For frequency summation terms of the <italic>y</italic>-direction acceleration:
<disp-formula id="eqn-A16"><label>(A16)</label><mml:math id="mml-eqn-A16" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A17"><label>(A17)</label><mml:math id="mml-eqn-A17" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>(5) For frequency difference terms of the <italic>z</italic>-direction velocity:
<disp-formula id="eqn-A18"><label>(A18)</label><mml:math id="mml-eqn-A18" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A19"><label>(A19)</label><mml:math id="mml-eqn-A19" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A20"><label>(A20)</label><mml:math id="mml-eqn-A20" display="block"><mml:mrow><mml:mtext>where&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>(6) For frequency summation terms of the <italic>z</italic>-direction velocity:
<disp-formula id="eqn-A21"><label>(A21)</label><mml:math id="mml-eqn-A21" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A22"><label>(A22)</label><mml:math id="mml-eqn-A22" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
<p>(7) For frequency difference terms of the <italic>z</italic>-direction acceleration:
<disp-formula id="eqn-A23"><label>(A23)</label><mml:math id="mml-eqn-A23" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A24"><label>(A24)</label><mml:math id="mml-eqn-A24" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
<p>(8) For frequency summation terms of the <italic>z</italic>-direction acceleration:
<disp-formula id="eqn-A25"><label>(A25)</label><mml:math id="mml-eqn-A25" display="block"><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">cos</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-A26"><label>(A26)</label><mml:math id="mml-eqn-A26" display="block"><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mn>8</mml:mn></mml:mfrac><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>n</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</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>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sinh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold-italic">k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo><mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>cosh</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="bold-italic">p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo mathvariant="bold">+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">j</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathvariant="bold" stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
</app>
</app-group>
<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>Longuet-Higgins</surname> <given-names>MS</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Resonant interactions between two trains of gravity waves</article-title>. <source>J Fluid Mech</source>. <year>1962</year>;<volume>12</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>321</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1017/S0022112062000233</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>Dalzell</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A note on finite depth second-order wave&#x2013;wave interactions</article-title>. <source>Appl Ocean Res</source>. <year>1999</year>;<volume>21</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>105</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0141-1187(99)00008-5</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>Johannessen</surname> <given-names>TB</given-names></string-name>, <string-name><surname>Swan</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A laboratory study of the focusing of transient and directionally spread surface water waves</article-title>. <source>Proc R Soc A-Math Phys Eng Sci</source>. <year>2001</year>;<volume>457</volume>(<issue>2008</issue>):<fpage>971</fpage>&#x2013;<lpage>1006</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.2000.0702</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>Longuethiggins</surname> <given-names>MS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Stewart</surname> <given-names>RW</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Changes in the form of short gravity waves on long waves and tidal currents</article-title>. <source>J Fluid Mech</source>. <year>1960</year>;<volume>8</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>565</fpage>&#x2013;<lpage>83</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112060000803</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Stansberg</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order numerical reconstruction of laboratory generated random waves</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the 12th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering; 1993 Jun 20&#x2013;24</conf-name>; <publisher-loc>Scotland, UK</publisher-loc>. <fpage>143</fpage> p.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bateman</surname> <given-names>WJD</given-names></string-name>, <string-name><surname>Swan</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Taylor</surname> <given-names>PH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>On the efficient numerical simulation of directionally spread surface water waves</article-title>. <source>J Comput Phys</source>. <year>2001</year>;<volume>174</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>277</fpage>&#x2013;<lpage>305</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jcph.2001.6906</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Stansberg</surname> <given-names>CT</given-names></string-name></person-group>, editor. <article-title>Non-Gaussian extremes in numerically generated second-order random waves on deep water</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the ISOPE International Ocean and Polar Engineering Conference; 1998 Jul 26&#x2013;31</conf-name>; <publisher-loc>Montreal, QC, Canada. Cupertino, CA, USA</publisher-loc>: <publisher-name>ISOPE</publisher-name>; <year>1998</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>XY</given-names></string-name>, <string-name><surname>Moan</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Quek</surname> <given-names>ST</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Non-Gaussian random wave simulation by two-dimensional Fourier transform and linear oscillator response to Morison force</article-title>. <source>J Offshore Mech Arct Eng</source>. <year>2007</year>;<volume>129</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>327</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.2783888</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>XY</given-names></string-name>, <string-name><surname>Moan</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>, editors. <article-title>Freak waves within the third order model</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering; 2010 Jun 6&#x2013;11</conf-name>; <publisher-loc>Shanghai, China</publisher-loc>. p. <fpage>269</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1115/OMAE2010-20455</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>Lee</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <source>Theory manual</source>. <publisher-loc>Cambridge, MA, USA</publisher-loc>: <publisher-name>Massachusetts Institute of Tech</publisher-name>; <year>1995</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sharma</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dean</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order directional seas and associated wave forces</article-title>. <source>Soc Pet Eng J</source>. <year>1981</year>;<volume>21</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>129</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2118/8584-PA</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>Forristall</surname> <given-names>GZ</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Wave crest distributions: observations and second-order theory</article-title>. <source>J Phys Oceanogr</source>. <year>2000</year>;<volume>30</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>1931</fpage>&#x2013;<lpage>43</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1175/1520-0485(2000)030</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>Tromans</surname> <given-names>PS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vanderschuren</surname> <given-names>L</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A spectral response surface method for calculating crest elevation statistics</article-title>. <source>J Offshore Mech Arct Eng</source>. <year>2004</year>;<volume>126</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>51</fpage>&#x2013;<lpage>3</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.1641390</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>Toffoli</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Onorato</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Babanin</surname> <given-names>AV</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bitner-Gregersen</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Osborne</surname> <given-names>AR</given-names></string-name>, <string-name><surname>Monbaliu</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order theory and setup in surface gravity waves: a comparison with experimental data</article-title>. <source>J Phys Oceanogr</source>. <year>2007</year>;<volume>37</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>2726</fpage>&#x2013;<lpage>39</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1175/2007jpo3634.1</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>Ju</surname> <given-names>SH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chiu</surname> <given-names>CS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsu</surname> <given-names>HH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Studying the settlement of OWT monopile foundations using a T-Z spring with the torsional effect</article-title>. <source>Processes</source>. <year>2023</year>;<volume>11</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>17</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/pr11020490</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>Ju</surname> <given-names>S-H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Studying the mode shape participation factor of wave loads for offshore wind turbine structures</article-title>. <source>Eng Struct</source>. <year>2024</year>;<volume>310</volume>:<fpage>118067</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engstruct.2024.118067</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>Ju</surname> <given-names>SH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chiu</surname> <given-names>CS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>YC</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Comparing traditional and suction piles in steel design of wind turbine structures</article-title>. <source>J Constr Steel Res</source>. <year>2025</year>;<volume>224</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>11</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcsr.2024.109169</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>Bredmose</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Agnon</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madsen</surname> <given-names>PA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sch&#x00E4;ffer</surname> <given-names>HA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Wave transformation models with exact second-order transfer</article-title>. <source>Eur J Mech B-Fluids</source>. <year>2005</year>;<volume>24</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>659</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.euromechflu.2005.05.001</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>Forristall</surname> <given-names>GZ</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Irregular wave kinematics from a kinematic boundary condition fit (KBCF)</article-title>. <source>Appl Ocean Res</source>. <year>1985</year>;<volume>7</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>202</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0141-1187(85)90027-6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sch&#x00E4;ffer</surname> <given-names>HA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order wavemaker theory for irregular waves</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>1996</year>;<volume>23</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>47</fpage>&#x2013;<lpage>88</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0029-8018(95)00013-B</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>Wang</surname> <given-names>JH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yan</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>QW</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An improved technique to generate rogue waves in random sea</article-title>. <source>Comput Model Eng Sci</source>. <year>2015</year>;<volume>106</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>263</fpage>&#x2013;<lpage>89</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3970/cmes.2015.106.263</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>Xia</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jensen</surname> <given-names>JJ</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Non-linear wave loads and ship responses by a time-domain strip theory</article-title>. <source>Mar Struct</source>. <year>1998</year>;<volume>11</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>101</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0951-8339(98)00008-2</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname> <given-names>ZW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>SX</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bingham</surname> <given-names>HB</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>JX</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order coupling of numerical and physical wave tanks for 2D irregular waves. Part II: experimental validation in two-dimensions</article-title>. <source>Coast Eng</source>. <year>2014</year>;<volume>92</volume>(<issue>C2</issue>):<fpage>61</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.coastaleng.2014.05.012</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>Li</surname> <given-names>CX</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical Investigation of a hybrid wave absorption method in 3D numerical wave tank</article-title>. <source>Comput Model Eng Sci</source>. <year>2015</year>;<volume>107</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>125</fpage>&#x2013;<lpage>53</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3970/cmes.2015.107.125</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>Xu</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hamouda</surname> <given-names>AMS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khoo</surname> <given-names>BC</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Time-domain simulation of second-order irregular wave diffraction based on a hybrid water wave radiation condition</article-title>. <source>Appl Math Model</source>. <year>2016</year>;<volume>40</volume>(<issue>7&#x2013;8</issue>):<fpage>4451</fpage>&#x2013;<lpage>67</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2015.11.034</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>Chen</surname> <given-names>XJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Moan</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fu</surname> <given-names>SX</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cui</surname> <given-names>WC</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order hydroelastic analysis of a floating plate in multidirectional irregular waves</article-title>. <source>Int J Non-Linear Mech</source>. <year>2006</year>;<volume>41</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>1206</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijnonlinmec.2006.12.003</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>Rainey</surname> <given-names>R</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Slender-body expressions for the wave load on offshore structures</article-title>. <source>Proc R Soc Lond Ser A Math Phys Sci</source>. <year>1995</year>;<volume>450</volume>(<issue>1939</issue>):<fpage>391</fpage>&#x2013;<lpage>416</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1995.0091</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bredmose</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pegalajar-Jurado</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order monopile wave loads at linear cost</article-title>. <source>Coast Eng</source>. <year>2021</year>;<volume>170</volume>:<fpage>11</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.coastaleng.2021.103952</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>Morison</surname> <given-names>JR</given-names></string-name>, <string-name><surname>Obrien</surname> <given-names>MP</given-names></string-name>, <string-name><surname>Johnson</surname> <given-names>JW</given-names></string-name>, <string-name><surname>Schaaf</surname> <given-names>SA</given-names></string-name></person-group>. <article-title>The force exerted by surface waves on piles</article-title>. <source>Trans Am Inst Min Metall Eng</source>. <year>1950</year>;<volume>189</volume>(<issue>05</issue>):<fpage>149</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2118/950149-g</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>Sarpkaya</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Isaacson</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wehausen</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Mechanics of wave forces on offshore structures</article-title>. <source>J Appl Mech</source>. <year>1982</year>;<volume>49</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>466</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.3162189</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>Cao</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiao</surname> <given-names>LF</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname> <given-names>XX</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>MY</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order responses of a conceptual semi-submersible 10 MW wind turbine using full quadratic transfer functions</article-title>. <source>Renew Energy</source>. <year>2020</year>;<volume>153</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>653</fpage>&#x2013;<lpage>68</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2020.02.030</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>Reig</surname> <given-names>MA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pegalajar-Jurado</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mendikoa</surname> <given-names>I</given-names></string-name>, <string-name><surname>Petuya</surname> <given-names>V</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bredmose</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Accelerated second-order hydrodynamic load calculation on semi-submersible floaters</article-title>. <source>Mar Struct</source>. <year>2023</year>;<volume>90</volume>:<fpage>22</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.marstruc.2023.103430</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>JN</surname> <given-names>N</given-names></string-name></person-group>, editor. <article-title>Second-order slowly varying forces on vessels in irregular waves</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the International Symposium on Dynamics of Marine Vehicles and Structures in Waves; 1974</conf-name>; <publisher-loc>London, UK</publisher-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>LX</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shi</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Karimirad</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Michailides</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname> <given-names>ZY</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Second-order hydrodynamic effects on the response of three semisubmersible floating offshore wind turbines</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2020</year>;<volume>207</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>22</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2020.107371</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>[35]</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>JM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Buhl</surname> <given-names>ML</given-names></string-name></person-group>. <article-title>FAST user&#x2019;s guide. Golden, CO, USA: National renewable energy Laboratory</article-title>; <year>2005</year>. <comment>Report No. NREL/EL-500-38230</comment>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mudafort</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Platt</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Branlard</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sprague</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>OpenFAST/openfast:openfast v3.1.0</article-title>. <source>Zenodo</source>. <year>2022</year>:<fpage>10</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.5281/zenodo.6324288</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>da Silva</surname> <given-names>LSP</given-names></string-name>, <string-name><surname>de Oliveira</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cazzolato</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sergiienko</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Amaral</surname> <given-names>GA</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ding</surname> <given-names>B</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Statistical linearisation of a nonlinear floating offshore wind turbine under random waves and winds</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>261</volume>:<fpage>15</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2022.112033</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>Han</surname> <given-names>DD</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>WH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Su</surname> <given-names>XH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Optimization design of multiple tuned mass dampers for semi-submersible floating wind turbine</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>264</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>20</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2022.112536</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Branlard</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Geisler</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A symbolic framework to obtain mid-fidelity models of flexible multibody systems with application to horizontal-axis wind turbines</article-title>. <source>Wind Energy Sci</source>. <year>2022</year>;<volume>7</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>2351</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.5194/wes-7-2351-2022</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Duarte</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gueydon</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sarmento</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>, editors. <article-title>Computation of wave loads under multidirectional sea states for floating offshore wind turbines</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the ASME 2014 33rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering; 2014 Jun 8&#x2013;13</conf-name>; <publisher-loc>San Francisco, CA, USA</publisher-loc>. <fpage>V09BT09A023</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1115/omae2014-24148</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Coulling</surname> <given-names>AJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goupee</surname> <given-names>AJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Robertson</surname> <given-names>AN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>JM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dagher</surname> <given-names>HJ</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Validation of a FAST semi-submersible floating wind turbine numerical model with DeepCwind test data</article-title>. <source>J Renew Sustain Energy</source>. <year>2013</year>;<volume>5</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>29</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4796197</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Orcina</surname> <given-names>L</given-names></string-name></person-group>. <source>OrcaFlex user manual: OrcaFlex version 10.2 c</source>. <publisher-loc>Cumbria, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Orcina Ltd.</publisher-name>; <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>[43]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ansys</surname> <given-names>I</given-names></string-name></person-group>. <source>AQWA reference manual</source>. <publisher-loc>Canonsburg, PA, USA</publisher-loc>: <publisher-name>Ansys, Inc.</publisher-name>; <year>2015</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>[44]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ghafari</surname> <given-names>HR</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ghassemi</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>He</surname> <given-names>GH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical study of the Wavestar wave energy converter with multi-point-absorber around DeepCwind semisubmersible floating platform</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2021</year>;<volume>232</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>17</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2021.109177</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>Yang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bashir</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Investigation on mooring breakage effects of a 5 MW barge-type floating offshore wind turbine using F2A</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2021</year>;<volume>233</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>18</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2021.108887</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>Ren</surname> <given-names>YJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Venugopal</surname> <given-names>V</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shi</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Dynamic analysis of a multi-column TLP floating offshore wind turbine with tendon failure scenarios</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>245</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>14</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2021.110472</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>Yan</surname> <given-names>XK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>CH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yin</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ong</surname> <given-names>MC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fan</surname> <given-names>TH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Numerical investigations on nonlinear effects of catenary mooring systems for a 10-MW FOWT in shallow water</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2023</year>;<volume>276</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>21</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2023.114207</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>Tang</surname> <given-names>HJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yao</surname> <given-names>HC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname> <given-names>RY</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Experimental and numerical study of a barge-type floating offshore wind turbine under a mooring line failure</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2023</year>;<volume>278</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>11</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2023.114411</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-49"><label>[49]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Hallak</surname> <given-names>TS</given-names></string-name>, <string-name><surname>Soares</surname> <given-names>CG</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sainz</surname> <given-names>O</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hernandez</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Arevalo</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Hydrodynamic analysis of the wind-bos spar floating offshore wind turbine</article-title>. <source>J Mar Sci Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>10</volume>(<issue>12</issue>):<fpage>22</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/jmse10121824</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-50"><label>[50]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Coulling</surname> <given-names>AJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goupee</surname> <given-names>AJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Robertson</surname> <given-names>AN</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>JM</given-names>
</string-name></person-group>, editors. <article-title>Importance of second-order difference-frequency wave-diffraction forces in the validation of a fast semi-submersible floating wind turbine model</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering; 2013 Jun 9&#x2013;14</conf-name>; <publisher-loc>Nantes, France. New York, NY, USA</publisher-loc>: <publisher-name>American Society of Mechanical Engineers</publisher-name>; <year>2013</year>. <fpage>V008T09A019</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1115/OMAE2013-10308</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-51"><label>[51]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Duarte</surname> <given-names>TM</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sarmento</surname> <given-names>AJ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>JM</given-names></string-name></person-group>, editors. <article-title>Effects of second-order hydrodynamic forces on floating offshore wind turbines</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the 32nd ASME Wind Energy Symposium; 2014 Jan 13&#x2013;17</conf-name>; <publisher-loc>National Harbor, MD, USA</publisher-loc>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2514/6.2014-0361</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>Mei</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiong</surname> <given-names>M</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Effects of second-order hydrodynamics on the dynamic responses and fatigue damage of a 15 MW floating offshore wind turbine</article-title>. <source>J Mar Sci Eng</source>. <year>2021</year>;<volume>9</volume>(<issue>11</issue>):<fpage>21</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.3390/jmse9111232</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>Li</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lei</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>XY</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname> <given-names>HD</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>SX</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Nonlinear Low-frequency response of a floating offshore wind turbine integrated with a steel fish farming cage</article-title>. <source>IEEE J Ocean Eng</source>. <year>2023</year>;<volume>48</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>160</fpage>&#x2013;<lpage>87</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/joe.2022.3201242</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>Ma</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hu</surname> <given-names>ZQ</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xiao</surname> <given-names>LF</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Wind-wave induced dynamic response analysis for motions and mooring loads of a spar-type offshore floating wind turbine</article-title>. <source>J Hydrodyn</source>. <year>2014</year>;<volume>26</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>865</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s1001-6058(14)60095-0</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>Ju</surname> <given-names>SH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>YC</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>YY</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Study of optimal large-scale offshore wind turbines</article-title>. <source>Renew Energy</source>. <year>2020</year>;<volume>154</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>161</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2020.02.106</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-56"><label>[56]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Marintek</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <source>USFOS hydrodynamics: theory description of use verification</source>. <publisher-loc>Trondheim, Norway</publisher-loc>: <publisher-name>SINTEF Marintek</publisher-name>; <year>2010</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-57"><label>[57]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ju</surname> <given-names>SH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsieh</surname> <given-names>CH</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Optimal wind turbine jacket structural design under ultimate loads using Powell&#x2019;s method</article-title>. <source>Ocean Eng</source>. <year>2022</year>;<volume>262</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>9</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.oceaneng.2022.112271</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-58"><label>[58]</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nesteg&#x00E5;rd</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ron&#x00E6;ss</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hagen</surname> <given-names>&#x00D8;.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ronold</surname> <given-names>KO</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bitner-Gregersen</surname> <given-names>EM</given-names>
</string-name></person-group>, editors. <article-title>New DNV recommended practice DNV-RP-C205 on environmental conditions and environmental loads</article-title>. In: <conf-name>Proceedings of the ISOPE International Ocean and Polar Engineering Conference; 2006 Jun 18&#x2013;23</conf-name>; <publisher-loc>San Francisco, CA, USA</publisher-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-59"><label>[59]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gaertner</surname> <given-names>E</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rinker</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sethuraman</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zahle</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Anderson</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Barter</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <source>Definition of the IEA 15-megawatt offshore reference wind turbine</source>. <publisher-loc>Golden, CO, USA</publisher-loc>: <publisher-name>National Renewable Energy Lab (NREL)</publisher-name>; <year>2020</year>. doi: <pub-id pub-id-type="doi">10.2172/1603478</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-60"><label>[60]</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Robertson</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jonkman</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Masciola</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goupee</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Coulling</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <article-title>Definition of the semisubmersible floating system for phase II of OC4. Golden, CO, USA: National Renewable Energy Lab (NREL)</article-title>; <year>2014</year>. <comment>Report No. NREL/TP-5000-6060</comment>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.2172/1155123</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-61"><label>[61]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><collab>IEC-61400-3-1</collab></person-group>. <source>Wind Turbines-part 3-1, Design requirements for fixed offshore wind turbines</source>. <publisher-loc>Geneva, Switzerland</publisher-loc>: <publisher-name>IEC</publisher-name>; <year>2019</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-62"><label>[62]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ju</surname> <given-names>SH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Huang</surname> <given-names>YC</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Study on multiple wind turbines in a platform under extreme waves and wind loads</article-title>. <source>Energy Conv Manag X</source>. <year>2025</year>;<volume>25</volume>:<fpage>11</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ecmx.2025.100877</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-63"><label>[63]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Veritas</surname> <given-names>DN</given-names></string-name></person-group>. <chapter-title>Buckling strength of shells</chapter-title>. In: <source>Recommended practice RP-C202</source>. <publisher-loc>H&#x00F8;vik, Norway</publisher-loc>: <publisher-name>Det Norske Veritas</publisher-name>; <year>2002</year>. p. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>