<?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" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 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">12821</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2021.012821</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Isogeometric Boundary Element Analysis for 2D Transient Heat Conduction Problem with Radial Integration Method</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Isogeometric Boundary Element Analysis for 2D Transient Heat Conduction Problem with Radial Integration Method</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Isogeometric Boundary Element Analysis for 2D Transient Heat Conduction Problem with Radial Integration Method</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Chen</surname>
<given-names>Leilei</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref>
</contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Li</surname>
<given-names>Kunpeng</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Peng</surname>
<given-names>Xuan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western">
<surname>Lian</surname>
<given-names>Haojie</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-4">4</xref>
<email>haojie.lian@outlook.com</email>
</contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Lin</surname>
<given-names>Xiao</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-5">5</xref></contrib>
<contrib id="author-6" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Fu</surname>
<given-names>Zhuojia</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-6">6</xref></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>College of Architecture and Civil Engineering, Xinyang Normal University</institution>, <addr-line>Xinyang, 464000</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mechanical Engineering, Suzhou University of Science and Technology</institution>, <addr-line>Suzhou, 215009</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Key Laboratory of In-Situ Property-Improving Mining of Ministry of Education, Taiyuan University of Technology</institution>, <addr-line>Taiyuan, 030024</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-4"><label>4</label><institution>Institute for Computational Engineering, Faculty of Science, Technology and Communication, University of Luxembourg</institution>, <country>Luxembourg</country></aff>
<aff id="aff-5"><label>5</label><institution>The York Management School, University of York</institution>, <addr-line>York, YO10 5GD</addr-line>, <country>UK</country></aff>
<aff id="aff-6"><label>6</label><institution>College of Mechanics and Materials, Hohai University</institution>, <addr-line>Nanjing, 211100</addr-line>, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes><corresp id="cor1">&#x002A;Corresponding Author: Haojie Lian. Email: <email>haojie.lian@outlook.com</email></corresp></author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2020-10-03">
<day>03</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>126</volume>
<issue>1</issue>
<fpage>125</fpage>
<lpage>146</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>16</day>
<month>07</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>04</day>
<month>09</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2021 Chen et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Chen et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_12821.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>This paper presents an isogeometric boundary element method (IGABEM) for transient heat conduction analysis. The Non-Uniform Rational B-spline (NURBS) basis functions, which are used to construct the geometry of the structures, are employed to discretize the physical unknowns in the boundary integral formulations of the governing equations. B&#x00E9;zier extraction technique is employed to accelerate the evaluation of NURBS basis functions. We adopt a radial integration method to address the additional domain integrals. The numerical examples demonstrate the advantage of IGABEM in dimension reduction and the seamless connection between CAD and numerical analysis.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Isogeometric analysis</kwd>
<kwd>NURBS</kwd>
<kwd>boundary element method</kwd>
<kwd>heat conduction</kwd>
<kwd>radial integration method</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Isogeometric analysis (IGA) has drawn extensive attentions in engineering science community since the seminal works of Hughes et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. As an alternative to the traditional analysis based on Lagrange polynomial, IGA uses the same spline functions that are used in the geometric expression in CAD, for example Non-Uniform Rational B-splines (NURBS), as the basis functions to approximate the unknown field. Hence, IGA is able to perform numerical analysis directly from CAD without cumbersome preprocessing procedure and geometric errors. Additionally, IGA offers high-order continuity and flexible refinement schemes which are particularly attractive in numerical simulation. Due to the aforementioned salient features, IGA has been successfully applied in many fields [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]. To facilitate the implementation of IGA, B&#x00E9;zier extraction [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] technique is proposed that enables one to develop IGA codes in existing finite element codes, without changing the program framework. By using the extraction operator, the complicated iterative process for evaluating B-spline basis functions is eliminated, which improves the efficiency of simulation significantly.</p>
<p>Although the concept of IGA was originally proposed in the context of finite element methods, its application in engineering practice is restricted because FEM relies on volume parameterization which conflicts with the boundary representation in CAD field. Mierzwiczak et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] and Fu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] applied the isogeometric boundary element method to the heat conduction problem, and proposed the origin intensity factor to eliminate the singularity of the integral. The order reduction of POD model for transient heat transfer was studied by Li et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>]. Wang et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] solved the three-dimensional elasto-plastic problem by boundary element method. On the contrary, boundary element method (BEM) [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>] only needs boundary parameterization and thus is compatible with CAD models naturally. The isogeometric analysis with boundary element method (IGABEM) was first applied to potential problems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>] and elasticity analysis [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>]. Since then, IGABEM has been applied successfully to a wide range of fields, such as heat conduction [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>], linear elasticity [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>], fracture mechanics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>], electromagnetics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>], acoustics [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-35">35</xref>], structural optimization [<xref ref-type="bibr" rid="ref-34">34</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-36">36</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-40">40</xref>], etc.</p>
<p>In this paper, we are aimed to extend the application of IGABEM to heat conduction problems which are an increasingly important topic in many engineering fields. The radial integration method proposed by Gao [<xref ref-type="bibr" rid="ref-41">41</xref>] is incorporated to solve the additional domain integrals. The problems of constant and variable coefficients, transient and steady state of temperature field are studied. The rest of the paper is arranged as follows: Section 2 gives an overview of the B-spline and NURBS basis. B&#x00E9;zier extraction is detailed in Section 3. In Section 4, the boundary integral equation for heat conduction is introduced and the discrete formula derivation of the boundary integral equation, as well as the time marching method are introduced in detail. Section 5 provides two sets of numerical examples to verify the algorithm, followed by the conclusion in Section 6.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>NURBS</title>
<p>For the sake of completeness, the fundamentals of NURBS are briefed in this section. NURBS are generalized from B-splines, whose basis functions are defined over a knot vector which is a monotonic increasing real number sequence, denoted by <inline-formula id="ieqn-1"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-1.png"/><tex-math id="tex-ieqn-1"><![CDATA[$U= \left\{u_{1}, u_{2}, \ldots , u_{m}\right\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>U</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> where <italic>u<sub>i</sub></italic> is the <italic>i</italic>-th knot in the vector <italic>U</italic>. B-spline basis function is evaluated iteratively as:</p>
<p><disp-formula id="eqn-1">
<label>(1)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-1.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-1"><![CDATA[$$\begin{equation}
N_{i,0} \left(u\right)= \left\{\begin{array}{l@{\quad}l}
1, & \mathrm{if}~u_{i} \leq u< u_{i+1} \\[8pt]
0, & \mathrm{otherwise}\end{array}\right. \label{eqn-1}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mstyle><mml:mspace width=".3em" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-2">
<label>(2)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-2.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-2"><![CDATA[$$\begin{equation}
N_{i,p}=\frac{u-u_{i}}{u_{i+p}-u_{i}}N_{i,p-1} \left(u\right)+
\frac{u_{i+p+1}-u}{u_{i+p+1}-u_{i+1}}N_{i+1,p-1} \left(u\right), \label{eqn-2}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <italic>p</italic> is the order of the polynomial in B-spline basis functions, and <italic>n</italic> is the number of the basis functions.</p>
<p>The derivative expression of the basis function can be derived as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-3">
<label>(3)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-3.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-3"><![CDATA[$$\begin{equation}
N'_{i,p}=\frac{p}{u_{i+p}-u_{i}}N_{i,p-1}-\frac{p}{u_{i+p+1}-u_{i+1}}N_{i+1,p-1}
 \left(u\right). \label{eqn-3}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>The B-spline curve is described by the linear combination of NURBS basis functions and the corresponding control points,</p>
<p><disp-formula id="eqn-4">
<label>(4)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-4.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-4"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{x} \left(u\right)=\sum_{i=1}^{n}N_{i,p} \left(u\right)\mathbf{P}_{i}, \label{eqn-4}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-2"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-2.png"/><tex-math id="tex-ieqn-2"><![CDATA[$\mathbf{P}_{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> is the Cartesian coordinates of control points.</p>
<p>Non-uniform rational B-spline (NURBS) basis functions are obtained by introducing the weight coefficient <inline-formula id="ieqn-3"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-3.png"/><tex-math id="tex-ieqn-3"><![CDATA[$\omega$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> to rationalize the B-spline basis,</p>
<p><disp-formula id="eqn-5">
<label>(5)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-5.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-5"><![CDATA[$$\begin{equation}
R_{i,p} \left(u\right)=\frac{N_{i,p} \left(u\right)\boldsymbol{\omega}_{i}}{W \left(u\right)}, \label{eqn-5}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where</p>
<p><disp-formula id="eqn-6">
<label>(6)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-6.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-6"><![CDATA[$$\begin{equation}
 W \left(u\right)=\sum_{j=1}^{n}N_{j,p}\boldsymbol{\omega}_{j}. \label{eqn-6}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Similar to B-splines, the NURBS curve is expressed by:</p>
<p><disp-formula id="eqn-7">
<label>(7)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-7.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-7"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{x} \left(u\right)=\sum_{i=1}^{n}R_{j,p} \left(u\right)\mathbf{P}_{i}\label{eqn-7}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Since the NURBS basis function adopts the rational form composed of the B-spline basis function and the weight factor <inline-formula id="ieqn-4"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-4.png"/><tex-math id="tex-ieqn-4"><![CDATA[$\omega$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>, it is able to exactly express conic curves, such as ellipses and circles.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>B&#x00E9;zier Extraction Operation</title>
<p>The computation of IGABEM can be accelerated using B&#x00E9;zier extraction. The idea is to extract linear operators and map the Bernstein polynomial basis functions of B&#x00E9;zier elements to global B-spline basis functions. The linear transformation is defined by a matrix called an extraction operator. The transpose of the extraction operator maps the control points of the global B-spline to that of B&#x00E9;zier curves. The process of B&#x00E9;zier extraction operation is proposed in this work, also see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>].</p>
<p>To perform B&#x00E9;zier decomposition, all internal knots of a knot vector are repeated until their multiplicity equals <italic>p</italic>. For example, we insert <inline-formula id="ieqn-5"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-5.png"/><tex-math id="tex-ieqn-5"><![CDATA[$\bar{u}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>&#x016B;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> after the k-th knot of the original knot vector <inline-formula id="ieqn-6"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-6.png"/><tex-math id="tex-ieqn-6"><![CDATA[$\Xi = \{u_{1}, u_{2}, \ldots, u_{n + p + 1}\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mtext>&#x039E;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula>. The new knot <inline-formula id="ieqn-7"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-7.png"/><tex-math id="tex-ieqn-7"><![CDATA[$\xi = \{u_{1}, u_{2}, \ldots, u_{k}, \bar{u}, u_{k+ 1}, u_{n+p+ 1}\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x016B;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> with <italic>k</italic> &#x003E; <italic>p</italic>. The introduction of new knots will bring about changes in the basis functions and the generation of new control points. The relationship between the original control point P and the new control point Q can be deduced:</p>
<p><disp-formula id="eqn-8">
<label>(8)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-8.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-8"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{Q}_{i}= \left\{\begin{array}{l@{\quad}l}
\mathbf{P}_{1}, & i=1 \\[8pt]
\alpha _{i}\mathbf{P}_{i}+ \left(1-\alpha _{i}\right)\mathbf{P}_{i-1}, & 0< i< m \\[8pt]
\mathbf{P}_{n}, & i=m \end{array}\right. \label{eqn-8}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <italic>m</italic> = <italic>n</italic> + 1. The expression for calculating factor <inline-formula id="ieqn-8"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-8.png"/><tex-math id="tex-ieqn-8"><![CDATA[$\alpha_{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eq. (8)</xref> is as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-9">
<label>(9)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-9.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-9"><![CDATA[$$\begin{equation}
\alpha _{i}= \left\{\begin{array}{l@{\quad}l}
1, & i \leq k-p; \\[8pt]
\displaystyle\frac{\bar{u}-u_{i}}{u_{i+p}-u_{i}}, & k-p+1 \leq i \leq k \\[12pt]
0, & i \geq k+1 \end{array}\right. \label{eqn-9}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x016B;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>After the knot is inserted, it brings about a change in the control point. Let <inline-formula id="ieqn-9"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-9.png"/><tex-math id="tex-ieqn-9"><![CDATA[$\{\bar{u}_{1}, \bar{u}_{2}, \ldots , \bar{u}_{m}\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x016B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x016B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x016B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be the set of insertion knots required for the B&#x00E9;zier decomposition of the B-spline. Then for each new knot, <inline-formula id="ieqn-10"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-10.png"/><tex-math id="tex-ieqn-10"><![CDATA[$\bar{u}_{j}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x016B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-11"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-11.png"/><tex-math id="tex-ieqn-11"><![CDATA[$j = 1, 2, \ldots, m$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>, using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">Eq. (9)</xref>, we define <inline-formula id="ieqn-12"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-12.png"/><tex-math id="tex-ieqn-12"><![CDATA[$ \alpha_{i}^{j},~ i=1, 2, \ldots , n+j $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>, to be the <italic>i</italic>th <inline-formula id="ieqn-13"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-13.png"/><tex-math id="tex-ieqn-13"><![CDATA[$\alpha$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>. So the expression for the conversion matrix <bold>C</bold> is as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-10">
<label>(10)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-10.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-10"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{C}_{j}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}\alpha _{1}& 1-\alpha _{2}& 0 & \cdots & & & 0 \\[8pt]
0 & \alpha _{2}& 1-\alpha _{3}& 0 & \cdots & \quad & 0 \\[8pt]
0 & 0 & \alpha _{3}& 1-\alpha _{4}& 0 & \cdots & 0 \\[8pt]
\vdots & & & & & & \\[8pt]
0 & \cdots & & & 0 & \alpha _{n+j-1}& 1-\alpha _{n+j}\end{array}\right] \label{eqn-10}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Then, the corresponding control points can be calculated by:</p>
<p><disp-formula id="eqn-11">
<label>(11)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-11.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-11"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{Q}=\mathbf{C}_{m}^{T}\cdots \mathbf{C}_{1}^{T}\mathbf{P}\label{eqn-11}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>We rewrite <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eq. (11)</xref> with matrix form:</p>
<p><disp-formula id="eqn-12">
<label>(12)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-12.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-12"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{Q}=\mathbf{C}^{T}\mathbf{P}\label{eqn-12}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>To decompose a B-spline curve defined in the knot vector <inline-formula id="ieqn-14"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-14.png"/><tex-math id="tex-ieqn-14"><![CDATA[$ \left\{0, 0, 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1, 1\right\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>75</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> with B&#x00E9;zier extraction, we will insert the knots <inline-formula id="ieqn-15"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-15.png"/><tex-math id="tex-ieqn-15"><![CDATA[$ \left\{0.25, 0.25, 0.5, 0.5, 0.75, 0.75\right\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>75</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>75</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> into the existing knot vector. Without changing the geometry, the B-spline curve is expressed using the B&#x00E9;zier basis function as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-13">
<label>(13)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-13.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-13"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{X} \left(u\right)=\sum\limits_{i=1}^{n}N_{i,p}\mathbf{P}_{i}=\sum_{i=1}^{m}\mathbf{B}_{i,n}\mathbf{Q}_{i}\label{eqn-13}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>X</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> can be expressed as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-14">
<label>(14)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-14.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-14"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{X} \left(u\right)=\mathbf{Q}^{T}\mathbf{B} \left(u\right)= \left(\mathbf{C}^{T}\mathbf{P}\right)^{T}\mathbf{B} \left(u\right)=\mathbf{P}^{T}\mathbf{CB} \left(u\right)=\mathbf{P}^{T}\mathbf{N} \left(u\right) \label{eqn-14}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>X</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>N</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Since <inline-formula id="ieqn-16"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-16.png"/><tex-math id="tex-ieqn-16"><![CDATA[$\mathbf{P}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></inline-formula> is arbitrary, we can get the following equation</p>
<p><disp-formula id="eqn-15">
<label>(15)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-15.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-15"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{N} \left(u\right)=\mathbf{CB} \left(u\right) \label{eqn-15}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>N</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>It should be noted that only the knot vector determines the C matrix. In other words, the extraction operator is a product of parameterization and does not depend on control points or basis functions. Therefore, we can apply the extraction operator directly to NURBS. Define weights as diagonal matrices</p>
<p><disp-formula id="eqn-16">
<label>(16)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-16.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-16"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{W}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l}
\boldsymbol{\omega}_{1}& &  \\
 & \ddots & \\
 & & \boldsymbol{\omega}_{n}\end{array}\right] \label{eqn-16}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22F1;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Converting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> to matrix form, we have</p>
<p><disp-formula id="eqn-17">
<label>(17)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-17.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-17"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{R} \left(u\right)=\frac{1}{W \left(u\right)}\mathbf{WN} \left(u\right) \label{eqn-17}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>R</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref>, the NURBS basis function can be expressed in terms of the Bernstein basis as</p>
<p><disp-formula id="eqn-18">
<label>(18)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-18.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-18"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{R}=\frac{1}{\boldsymbol{\omega}^{\mathbf{T}}\mathbf{N}}\mathbf{WN}=\frac{1}
{\boldsymbol{\omega}^{\mathbf{T}}\mathbf{CB}}\mathbf{WCB}\label{eqn-18}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>R</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>N</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>The NURBS curve is expressed as:</p>
<p><disp-formula id="eqn-19">
<label>(19)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-19.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-19"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{T} \left(\mathbf{u}\right)=\frac{1}{\boldsymbol{\omega}^{\mathbf{T}}\mathbf{CB} \left(\mathbf{u}\right)}\mathbf{P}^{\mathbf{T}}
\mathbf{WCB} \left(\mathbf{u}\right) \label{eqn-19}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eq. (19)</xref>, <inline-formula id="ieqn-17"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-17.png"/><tex-math id="tex-ieqn-17"><![CDATA[$\mathbf{B}(u)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> can be used to express the NURBS curve. Let <inline-formula id="ieqn-18"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-18.png"/><tex-math id="tex-ieqn-18"><![CDATA[$\omega^{b}= \mathbf{C}^{T}\omega$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>, and define <inline-formula id="ieqn-19"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-19.png"/><tex-math id="tex-ieqn-19"><![CDATA[$\mathbf{W}^{\mathbf{b}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> to be the diagonal matrix</p>
<p><disp-formula id="eqn-20">
<label>(20)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-20.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-20"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{W}^{\mathrm{b}}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
w_{1}^{b} \\
& w_{2}^{b} \\
& & \ddots \\
& & & w_{n+m}^{b}\end{array}\right] \label{eqn-20}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22F1;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">Eq. (19)</xref> can be written as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-21">
<label>(21)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-21.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-21"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{T} \left(\mathbf{u}\right)=\frac{1}{ \left(\boldsymbol{\omega}^{\mathbf{b}}\right)^{\mathbf{T}}\mathbf{B} \left(\mathbf{u}\right)}
\mathbf{P}^{\mathbf{T}}\mathbf{WCB} \left(\mathbf{u}\right) \label{eqn-21}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>The expression of the B&#x00E9;zier control points can refer to the method of homogeneous coordinates:</p>
<p><disp-formula id="eqn-22">
<label>(22)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-22.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-22"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{P}^{\mathbf{b}}= \left(\mathbf{W}^{\mathbf{b}}\right)^{\mathbf{-1}}
\mathbf{C}^{\mathbf{T}}\mathbf{WP}\label{eqn-22}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Both sides are multiplied by <inline-formula id="ieqn-20"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-20.png"/><tex-math id="tex-ieqn-20"><![CDATA[$\mathbf{W}^{\mathbf{b}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> at the same time:</p>
<p><disp-formula id="eqn-23">
<label>(23)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-23.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-23"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{W}^{\mathbf{b}}\mathbf{P}^{\mathbf{b}}=\mathbf{C}^{\mathbf{T}}\mathbf{WP}\label{eqn-23}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>After solving the weight factor <inline-formula id="ieqn-21"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-21.png"/><tex-math id="tex-ieqn-21"><![CDATA[$\omega^{b}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> and the control point <italic>P</italic><sup><italic>b</italic></sup> after the B&#x00E9;zier operation, we arrive at the final B&#x00E9;zier representation of the NURBS:</p>
<p><disp-formula id="eqn-24">
<label>(24)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-24.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-24"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{T} \left(\mathbf{u}\right)=
\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{W}^{\mathbf{b}} \left(\mathbf{u}\right)}
 \left(\mathbf{W}^{\mathbf{b}}\mathbf{P}^{\mathbf{b}}\right)^{\mathbf{T}}
\mathbf{B} \left(\mathbf{u}\right)=\sum\limits_{\mathbf{i=1}}^{\mathbf{n+m}}\frac{\mathbf{P}_{\mathbf{i}}^{\mathbf{b}}
\boldsymbol{\omega}_{\mathbf{i}}^{\mathbf{b}}\mathbf{B}_{\mathbf{i}} \left(\mathbf{u}\right)}
{\mathbf{W}^{\mathbf{b}} \left(\mathbf{u}\right)}\label{eqn-24}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>W</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>b</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>u</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Thus, we can express NURBS equivalently with a series of <italic>C</italic><sup>0</sup> B&#x00E9;zier elements.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Governing Equation</title>
<p>The governing partial differential equation of transient heat conduction in isotropic medium with internal heat source is expressed by:</p>
<p><disp-formula id="eqn-25">
<label>(25)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-25.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-25"><![CDATA[$$\begin{equation}
k\nabla^{2}T \left(\mathbf{x},t\right)+b \left(\mathbf{x},t\right)=\rho c_{\mathbf{x}}\frac{\partial T \left(\mathbf{x},t\right)}{\partial t}\quad \left(t> t_{0},~\mathbf{x}\in \Omega \right) \label{eqn-25}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mi>k</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x2207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width=".3em" /><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi>&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <italic>T</italic>(<bold>x</bold>, <italic>t</italic>) represents the temperature at point <bold>x</bold> at time <italic>t</italic>, <italic>k</italic> is the thermal conductivity, <italic>b</italic>(<bold>x</bold>, <italic>t</italic>) shows the heat source value at point <bold>x</bold> at time <italic>t</italic>, <inline-formula id="ieqn-22"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-22.png"/><tex-math id="tex-ieqn-22"><![CDATA[$\rho$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> is the density of the material, and <inline-formula id="ieqn-23"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-23.png"/><tex-math id="tex-ieqn-23"><![CDATA[$c_{\mathbf{x}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> is specific heat capacity.</p>
<p>The following three kinds of boundary conditions are considered:
<disp-formula id="eqn-26a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-26a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-26a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
T \left(\mathbf{x},t\right)=\overline{T} \left(\mathbf{x},t\right)\quad
 \left(t> t_{0},\mathbf{x}\in \Gamma _{T}\right)
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-26a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-27a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-27a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-27a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 q \left(\mathbf{x},t\right)=-k\frac{\partial T \left(\mathbf{x},t\right)}{\partial \mathbf{n} \left(\mathbf{x}\right)}=\overline{q} \left(\mathbf{x},t\right)\quad
 \left(t> t_{0},\mathbf{x}\in \Gamma _{q}\right)
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-27a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><disp-formula id="eqn-26">
<label>(26)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-26.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-26"><![CDATA[$$\begin{equation}
 T_{f} \left(\mathbf{x},t\right)=\overline{T}_{f} \left(\mathbf{x},t\right)\quad
 \left(t> t_{0},\mathbf{x}\in \Gamma _{f}\right) \label{eqn-26}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo accent="true">&#x00AF;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-24"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-24.png"/><tex-math id="tex-ieqn-24"><![CDATA[$\gamma_{T}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> represents the dirichlet boundary, <inline-formula id="ieqn-25"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-25.png"/><tex-math id="tex-ieqn-25"><![CDATA[$\gamma_{q}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> the neumann boundary and <inline-formula id="ieqn-26"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-26.png"/><tex-math id="tex-ieqn-26"><![CDATA[$\gamma_{f}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> convective boundary condition. <bold>n</bold>(<bold>x</bold>) is the unit external normal direction vector at the boundary point.</p>
<p>The transient problem is time-dependent, so the initial conditions need to be prescribed:
<disp-formula id="eqn-29a"><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-29a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-29a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
T \left(\mathbf{x},t_{0}\right)=T_{0} \left(\mathbf{x}\right)\quad
 \left(\mathbf{x}\in \Omega \right)
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-29a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi>&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 where <italic>T</italic><sub>0</sub> indicates initial temperature on the domain.</p>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Boundary Element Method of Transient Temperature Field</title>
<p>Through weighted residual operation and partial integration operation, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref> can be expressed as the following boundary-domain integral equation:</p>
<p><disp-formula id="eqn-27">
<label>(27)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-27.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-27"><![CDATA[$$\begin{equation}
c \left(\mathbf{x}\right)\hat{T} \left(\mathbf{x},t\right)
+ \left(H^{*}\hat{T}\right) \left(\mathbf{x}\right)= \left(G^{*}q\right) \left(\mathbf{x}
\right)+ \left(\widetilde{G}b\right) \left(\mathbf{x}\right)- \left(\widetilde{G}\dot{T}\right)
 \left(\mathbf{x}\right) \label{eqn-27}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where the coefficient <inline-formula id="ieqn-27"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-27.png"/><tex-math id="tex-ieqn-27"><![CDATA[$c(\mathbf{x}) = 1$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> when the source point <bold>x</bold> is located in the domain, <inline-formula id="ieqn-28"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-28.png"/><tex-math id="tex-ieqn-28"><![CDATA[$c(\mathbf{x}) = 0.5$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> when the source point <bold>x</bold> is on the boundary of structure, and the integrals are</p>
<p><disp-formula id="eqn-28">
<label>(28)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-28.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-28"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}
 \left(H^{*}\hat{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=\int_{\Gamma }H \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)\hat{T} \left(\mathbf{y},t\right)\mathrm{d}\Gamma \left(\mathbf{y}\right) \\[8pt]
 \left(G^{*}q\right) \left(\mathbf{x}\right):=\int_{\Gamma }G \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)q \left(\mathbf{y},t\right)\mathrm{d}\Gamma \left(\mathbf{y}\right) \\[8pt]
 \left(\widetilde{G}b\right) \left(\mathbf{x}\right):=\int_{\Omega }G \left(\mathbf{x},\widetilde{\mathbf{y}}\right)b \left(\widetilde{\mathbf{y}},
t\right)\mathrm{d}\Omega \left(\widetilde{\mathbf{y}}\right) \\[8pt] \left(\widetilde{G}\dot{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=\int_{\Omega }G \left(\mathbf{x},\widetilde{\mathbf{y}}\right)\widetilde{\rho }\dot{\hat{T}} \left(\widetilde{\mathbf{y}},t\right)\mathrm{d}\Omega \left(\widetilde{\mathbf{y}}\right) \end{array}\right. \label{eqn-28}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03A9;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-29"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-29.png"/><tex-math id="tex-ieqn-29"><![CDATA[$ \hat{T}=kT $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> indicates normalized temperature, <inline-formula id="ieqn-30"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-30.png"/><tex-math id="tex-ieqn-30"><![CDATA[$\dot{\hat{T}}=\displaystyle\frac{\partial \hat{T}}{\partial t}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-31"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-31.png"/><tex-math id="tex-ieqn-31"><![CDATA[$ \widetilde{\rho }=\rho c_{\mathbf{x}}/k$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> is reciprocal of thermal diffusivity, <italic>G</italic>(<bold>x</bold>, <bold>y</bold>) and <italic>H</italic>(<bold>x</bold>, <bold>y</bold>) are Green&#x2019;s function and it&#x2019;s derivative, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-29">
<label>(29)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-29.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-29"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}G \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)=\displaystyle\frac{1}{2\pi }\ln \left(\frac{1}{r}\right) \\[14pt]
H \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)=\displaystyle\frac{\partial G \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}{\partial \mathbf{n} \left(\mathbf{y}\right)}=\displaystyle\frac{-1}{2\pi r}\displaystyle\frac{\partial r}{\partial \mathbf{n} \left(\mathbf{y}\right)}\end{array}\right. \label{eqn-29}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>ln</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>In this work, we do not consider the source. Thus, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eq. (27)</xref> can be rewritten as</p>
<p><disp-formula id="eqn-30">
<label>(30)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-30.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-30"><![CDATA[$$\begin{equation}
c \left(\mathbf{x}\right)\hat{T} \left(\mathbf{x},t\right)+ \left(H^{*}\hat{T}\right)
 \left(\mathbf{x}\right)= \left(G^{*}q\right) \left(\mathbf{x}\right)-
 \left(\widetilde{G}\dot{T}\right) \left(\mathbf{x}\right) \label{eqn-30}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>By observing <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-28">Eq. (28)</xref>, we can find that the last term on the right hand of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref> is domain integral term rather than boundary integral term. In this work, the radial integral method is used to transform domain integral into boundary integral to retain the advantage of dimension reduction of IGABEM.</p>
<p>We firstly approximate unknown temperature gradient <inline-formula id="ieqn-32"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-32.png"/><tex-math id="tex-ieqn-32"><![CDATA[$\dot{\hat{T}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></inline-formula> by interpolation calculation. The commonly used interpolation function is radial basis function (RBF). We select a number of collocation points and interpolation to get the approximate formula of variables <inline-formula id="ieqn-33"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-33.png"/><tex-math id="tex-ieqn-33"><![CDATA[$\dot{\hat{T}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></inline-formula>,</p>
<p><disp-formula id="eqn-31">
<label>(31)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-31.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-31"><![CDATA[$$\begin{equation}
\dot{\hat{T}} \left(\widetilde{\mathbf{y}},t\right)=\sum_{i=1}^{N}\beta _{i} \left(t\right)f_{i} \left(r \left(\widetilde{\mathbf{y}}\right)\right) \label{eqn-31}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <italic>N</italic> is the number of collocation points, <inline-formula id="ieqn-34"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-34.png"/><tex-math id="tex-ieqn-34"><![CDATA[$\beta_{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> is the undetermined coefficient at the <italic>i</italic>-th collocation point, <italic>f<sub>i</sub></italic>(<italic>r</italic>) is the radial basis function at the <italic>i</italic>-th collocation point, <inline-formula id="ieqn-35"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-35.png"/><tex-math id="tex-ieqn-35"><![CDATA[$ r=|\widetilde{\mathbf{y}}-\mathbf{x}^{i}|$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-36"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-36.png"/><tex-math id="tex-ieqn-36"><![CDATA[$\mathbf{x}^{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> is the coordinates of the <italic>i</italic>-th collocation point.</p>
<p>It is worth noting that collocation points can be boundary points or internal points. Generally, combining boundary points and internal points to form collocation points can effectively improve the approximation accuracy. In addition, the accuracy of approximation can be further improved by combining radial basis functions and polynomials, which can be expressed in combination with quadratic polynomials,</p>
<p><disp-formula id="eqn-32">
<label>(32)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-32.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-32"><![CDATA[$$\begin{equation}
\dot{\hat{T}} \left(\widetilde{\mathbf{y}},t\right)=\sum_{i=1}^{N}\beta _{i} \left(t\right)f_{i} \left(r \left(\widetilde{\mathbf{y}}\right)\right)+\gamma _{0} \left(t\right)+\sum_{i=1}^{2}\gamma _{i} \left(t\right)\widetilde{\mathbf{y}}_{i}+\sum_{i=1}^{2}\sum_{j=i}^{2}\gamma _{ij} \left(t\right)\widetilde{\mathbf{y}}_{i}\widetilde{\mathbf{y}}_{j}\label{eqn-32}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-37"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-37.png"/><tex-math id="tex-ieqn-37"><![CDATA[$\widetilde{\mathbf{y}}_{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-38"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-38.png"/><tex-math id="tex-ieqn-38"><![CDATA[$\widetilde{\mathbf{y}}_{j}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> are Cartesian coordinate components of the point <inline-formula id="ieqn-39"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-39.png"/><tex-math id="tex-ieqn-39"><![CDATA[$ \widetilde{\mathbf{y}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></inline-formula>. The following conditions are met:</p>
<p><disp-formula id="eqn-33">
<label>(33)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-33.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-33"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}
\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}=0 \\[12pt]
\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}\mathbf{x}_{1}^{i}=\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}\mathbf{x}_{2}^{i}=0 \\[12pt]
\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}\mathbf{x}_{1}^{i}\mathbf{x}_{1}^{i}=\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}\mathbf{x}_{2}^{i}\mathbf{x}_{2}^{i}=\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}\mathbf{x}_{1}^{i}\mathbf{x}_{2}^{i}=0 \end{array}\right. \label{eqn-33}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>It is particularly important to determine these coefficients <inline-formula id="ieqn-40"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-40.png"/><tex-math id="tex-ieqn-40"><![CDATA[$\beta$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-41"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-41.png"/><tex-math id="tex-ieqn-41"><![CDATA[$\gamma$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eq. (32)</xref>. Although it is not easy to directly express these coefficients, we can get the implicit expression of these coefficients through a series of transformation operations. By setting collocation point as <inline-formula id="ieqn-42"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-42.png"/><tex-math id="tex-ieqn-42"><![CDATA[$ \widetilde{\mathbf{y}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eq. (32)</xref> and assembling them into matrix-vector formulation, we can get the following expression:</p>
<p><disp-formula id="eqn-34">
<label>(34)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-34.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-34"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \mathbf{fv}=\dot{\hat{\mathbf{T}}}\label{eqn-34}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where</p>
<p><disp-formula id="eqn-35">
<label>(35)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-35.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-35"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{f}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
f^{11}& f^{12}& \cdots & f^{1N}& 1 & \mathbf{x}_{1}^{1}& \mathbf{x}_{2}^{1}& \mathbf{x}_{1}^{1}\mathbf{x}_{2}^{1}& \mathbf{x}_{1}^{1}\mathbf{x}_{1}^{1}& \mathbf{x}_{2}^{1}\mathbf{x}_{2}^{1} \\[8pt] f^{21}& f^{22}& \cdots & f^{2N}& 1 & \mathbf{x}_{1}^{2}& \mathbf{x}_{2}^{2}& \mathbf{x}_{1}^{2}\mathbf{x}_{2}^{2}& \mathbf{x}_{1}^{2}\mathbf{x}_{1}^{2}& \mathbf{x}_{2}^{2}\mathbf{x}_{2}^{2} \\[8pt] \vdots & \vdots & & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots \\[8pt]
 f^{N1}& f^{N2}& \cdots & f^{NN}& 1 & \mathbf{x}_{1}^{N}& \mathbf{x}_{2}^{N}& \mathbf{x}_{1}^{N}\mathbf{x}_{2}^{N}& \mathbf{x}_{1}^{N}\mathbf{x}_{1}^{N}& \mathbf{x}_{2}^{N}\mathbf{x}_{2}^{N} \\[8pt]
 1 & 1 & \cdots & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\[8pt]
  \mathbf{x}_{1}^{1}& \mathbf{x}_{1}^{2}& \cdots & \mathbf{x}_{1}^{N}& 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\[8pt]
  \mathbf{x}_{2}^{1}& \mathbf{x}_{2}^{2}& \cdots & \mathbf{x}_{2}^{N}& 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\[8pt]
   \mathbf{x}_{1}^{1}\mathbf{x}_{2}^{1}& \mathbf{x}_{1}^{2}\mathbf{x}_{2}^{2}& \cdots & \mathbf{x}_{1}^{N}\mathbf{x}_{2}^{N}& 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\[8pt]
   \mathbf{x}_{1}^{1}\mathbf{x}_{1}^{1}& \mathbf{x}_{1}^{2}\mathbf{x}_{1}^{2}& \cdots & \mathbf{x}_{1}^{N}\mathbf{x}_{1}^{N}& 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\[8pt]
 \mathbf{x}_{2}^{1}\mathbf{x}_{2}^{1}& \mathbf{x}_{2}^{2}\mathbf{x}_{2}^{2}& \cdots & \mathbf{x}_{2}^{N}\mathbf{x}_{2}^{N}& 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}\right] \label{eqn-35}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>f</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EE;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-36">
<label>(36)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-36.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-36"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{v}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}\beta _{1}& \beta _{2}& \cdots & \beta _{N}& \gamma _{0}& \gamma _{1}& \gamma _{2}& \gamma _{11}& \gamma _{12}& \gamma _{22}\end{array}\right]^{T}\label{eqn-36}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>11</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-37">
<label>(37)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-37.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-37"><![CDATA[$$\begin{equation}
\dot{\hat{\mathbf{T}}}= \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}
\dot{\hat{T}}_{1}& \dot{\hat{T}}_{2}& \cdots & \dot{\hat{T}}_{N}& 0 & \cdots & 0 \end{array}\right]^{T}\label{eqn-37}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>.</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>.</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>.</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <italic>f</italic><sup><italic>ij</italic></sup> = <italic>f<sub>j</sub></italic>(<italic>r</italic>) in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">Eq. (35)</xref>, <inline-formula id="ieqn-43"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-43.png"/><tex-math id="tex-ieqn-43"><![CDATA[$r = |\mathbf{x}^{i}- \mathbf{x}^{j}|$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-44"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-44.png"/><tex-math id="tex-ieqn-44"><![CDATA[$ \dot{\hat{T}}_{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>.</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula> denotes the temperature derivative at the <italic>i</italic>-th collocation point.</p>
<p>When the collocation point is not repeated, the matrix <bold>f</bold> is invertible. Thus, the coefficient vector <bold>v</bold> can be expressed as:</p>
<p><disp-formula id="eqn-38">
<label>(38)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-38.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-38"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \mathbf{v}=\mathbf{f}^{-1}\dot{\hat{\mathbf{T}}}\label{eqn-38}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>f</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">Eq. (33)</xref> into the last term on the right of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eq. (27)</xref> and using the radial integration method, the following boundary integral formula can be obtained</p>
<p><disp-formula id="eqn-39">
<label>(39)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-39.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-39"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left(\widetilde{G}\dot{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=I_{0}+I_{1}+I_{2}\label{eqn-39}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where</p>
<p><disp-formula id="eqn-40">
<label>(40)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-40.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-40"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}I_{0}=\displaystyle\sum_{i=1}^{N}\beta _{i}\int_{\Gamma }\displaystyle\frac{B_{i} \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}{r \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}\displaystyle\frac{\partial r}{\partial \mathbf{n} \left(\mathbf{y}\right)}\mathrm{d}\Gamma \left(\mathbf{y}\right) \\[12pt] I_{1}=\displaystyle\sum_{i=1}^{2}\gamma _{i}\int_{\Gamma }\displaystyle\frac{r_{,k}\widetilde{B}^{1} \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}{r \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}\displaystyle\frac{\partial r}{\partial \mathbf{n} \left(\mathbf{y}\right)}\mathrm{d}\Gamma \left(\mathbf{y}\right) \\[12pt] I_{2}= \left(\gamma _{0}+\displaystyle\sum_{i=1}^{2}\gamma _{i}\mathbf{x}_{i}\right)\int_{\Gamma }\displaystyle\frac{B_{0} \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}{r \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}\displaystyle\frac{\partial r}{\partial \mathbf{n} \left(\mathbf{y}\right)}\mathrm{d}\Gamma \left(\mathbf{y}\right) \end{array}\right. \label{eqn-40}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>n</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-41">
<label>(41)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-41.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-41"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}B_{i} \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)=\int_{0}^{r \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}G \left(\mathbf{x},\hat{\mathbf{y}}\right)\widetilde{\rho }f_{i} \left(R\right)r \left(\mathbf{x},\hat{\mathbf{y}}\right)\mathrm{d}r \left(\hat{\mathbf{y}}\right) \\[12pt] \widetilde{B}^{1} \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)=\int_{0}^{r \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}G \left(\mathbf{x},\hat{\mathbf{y}}\right)\widetilde{\rho }r^{2} \left(\mathbf{x},\hat{\mathbf{y}}\right)\mathrm{d}r \left(\hat{\mathbf{y}}\right) \\[12pt] B_{0} \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)=\int_{0}^{r \left(\mathbf{x},\mathbf{y}\right)}G \left(\mathbf{x},\hat{\mathbf{y}}\right)\widetilde{\rho }r \left(\mathbf{x},\hat{\mathbf{y}}\right)\mathrm{d}r \left(\hat{\mathbf{y}}\right) \end{array}\right. \label{eqn-41}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>d</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>It can be found that the domain integral in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-39">Eq. (39)</xref> is successfully transformed into the boundary integral. For the detailed derivation process of the above results, also see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-42">42</xref>].</p>
<p>It is worth noting that these coefficients in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">Eq. (40)</xref> are unknown, so it is impossible to obtain the results of <italic>I</italic><sub>0</sub>, <italic>I</italic><sub>1</sub>, and <italic>I</italic><sub>2</sub> directly through the boundary integral calculation. In fact, these coefficients do not need to be calculated directly.</p>
<p>When the source point <bold>x</bold> is set as the <italic>i</italic>-th collocation point, the terms <italic>I</italic><sub>0</sub>, <italic>I</italic><sub>1</sub>, and <italic>I</italic><sub>2</sub> can be rewritten as a formulas of vector and vector multiplication, respectively. By combining the three terms, we can get the following formulas</p>
<p><disp-formula id="eqn-42">
<label>(42)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-42.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-42"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left(\widetilde{G}\dot{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=\mathbf{A}^{i}\mathbf{v}\label{eqn-42}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>A</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>v</mml:mi></mml:mstyle></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where the vector <inline-formula id="ieqn-45"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-45.png"/><tex-math id="tex-ieqn-45"><![CDATA[$\mathbf{A}^{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>A</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> contains the result of the boundary integrals in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">Eq. (40)</xref>. By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eq. (38)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-42">Eq. (42)</xref>, we can obtain the following formulation</p>
<p><disp-formula id="eqn-43">
<label>(43)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-43.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-43"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left(\widetilde{G}\dot{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=\mathbf{A}^{i}\mathbf{f}^{-1}\dot{\hat{\mathbf{T}}}=\mathbf{C}^{i}\dot{\hat{T}}\label{eqn-43}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x0307;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>A</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>f</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-46"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-46.png"/><tex-math id="tex-ieqn-46"><![CDATA[$\mathbf{C}^{i}= \mathbf{A}^{i}\mathbf{f}^{- 1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>A</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>f</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula>. When the point <bold>x</bold> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-43">Eq. (43)</xref> is chosen as collocation point, by assembling the equations at all points, we could get a formulation of matrix vector multiplication.</p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Discretization of Boundary Integral Equation</title>
<p>First, we discretize the boundary into <italic>N<sub>e</sub></italic> non-overlapping NURBS elements,</p>
<p><disp-formula id="eqn-44">
<label>(44)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-44.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-44"><![CDATA[$$\begin{equation}
\Gamma =\overset{N_{e}}{\mathop{e=1}\bigcup }, \quad \Gamma _{i}\bigcap \Gamma _{j}=\mathbf{0}, \quad i\ne j \label{eqn-44}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mover><mml:mrow><mml:mo>e= 1</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mo>&#x22C3;</mml:mo></mml:mstyle> </mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x22C2;</mml:mo> <mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2260;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>NURBS basis functions are used for approximation. In any NURBS element <italic>e</italic>, variables can be approximately expressed as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-45">
<label>(45)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-45.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-45"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}\hat{T} \left(\xi \right)=\displaystyle\sum_{l=1}^{m}R_{l,p} \left(\xi \right)\hat{T}^{l} \\[8pt]
 q \left(\xi \right)=\displaystyle\sum_{l=1}^{m}R_{l,p} \left(\xi \right)q^{l}\end{array}\right. \label{eqn-45}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <italic>m</italic> is the number of control points, <inline-formula id="ieqn-47"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-47.png"/><tex-math id="tex-ieqn-47"><![CDATA[$\xi \in [ {-}1, 1]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> represents local parametric coordinates, <inline-formula id="ieqn-48"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-48.png"/><tex-math id="tex-ieqn-48"><![CDATA[$ \hat{T}^{l}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> and <italic>q</italic><sup><italic>l</italic></sup> are normalized temperature and its flux at the <italic>l</italic>-th collocation points. In this work, the Greville abscissa is used to define the positions of collocation points in parameter space, also see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>].</p>
<p>By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-45">Eq. (45)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eq. (27)</xref>, the two boundary integral terms can be rewritten as</p>
<p><disp-formula id="eqn-46">
<label>(46)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-46.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-46"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l} \left(H^{*}\hat{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=\displaystyle\sum_{e=1}^{N_{e}}\displaystyle\sum_{l=1}^{m} \left[\int_{-1}^{1}H \left(\mathbf{x},\mathbf{y} \left(\xi \right)\right)R_{l,p} \left(\xi \right)J^{e} \left(\xi \right)d\xi \right]\hat{T}^{l} \\[8pt] \left(G^{*}q\right) \left(\mathbf{x}\right):=\displaystyle\sum_{e=1}^{N_{e}}\displaystyle\sum_{l=1}^{m} \left[\int_{-1}^{1}G \left(\mathbf{x},\mathbf{y} \left(\xi \right)\right)R_{l,p} \left(\xi \right)J^{e} \left(\xi \right)d\xi \right]q^{l}\end{array}\right. \label{eqn-46}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub> </mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msub> </mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B; </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-49"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-49.png"/><tex-math id="tex-ieqn-49"><![CDATA[$J^{e}= d\Gamma /d\xi$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> denotes Jacobian. Since the last term in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref> is calculated by radial basis function approximation, only geometric interpolation is needed in the final boundary integrals. Therefore, we only need to replace <inline-formula id="ieqn-50"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-50.png"/><tex-math id="tex-ieqn-50"><![CDATA[$d \Gamma$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x0393;</mml:mtext></mml:math></alternatives></inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-40">Eq. (40)</xref> with <inline-formula id="ieqn-51"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-51.png"/><tex-math id="tex-ieqn-51"><![CDATA[$J^{e}d\xi$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03BE;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>. On the other hand, the integrals in the above equations are solved with Gauss integral method. In this work, the number of Gauss quadrature points is set as eight.</p>
<p>After collecting the equations for all collocation points and expressing them in matrix forms, one can obtain the following system of linear algebraic equations:</p>
<p><disp-formula id="eqn-47">
<label>(47)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-47.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-47"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \mathbf{H}\hat{\mathbf{T}}-\mathbf{Gq}=-\mathbf{C}\dot{\hat{\mathbf{T}}}\label{eqn-47}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>In this work, the finite difference method is used for solution of the above time domain equations.</p>
<p>It is worth noting that weakly singular integrals exist in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref>. For BEM, it is very important to deal with this kind of singular integral effectively, because it directly determines the accuracy of BEM. Qu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-43">43</xref>] and Gong et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-44">44</xref>] used exponential transformation to calculate accurately the weak singular integrals. Gao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>] used the subtraction of singularity technique to overcome the singularity problem. In this work, the subtraction of singularity technique is also used for calculation of weak singular integrals, see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Time Marching Method for Solving Transient Heat Conduction Problems</title>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-27">Eq. (27)</xref> contains a set of integral equations about time. First, we assume that the total time period is from <italic>t</italic><sub>0</sub> to <italic>t<sub>m</sub></italic>. And then, divide it into <italic>m</italic> intervals. Thus, the <italic>i</italic>th moment can be expressed as:</p>
<p><disp-formula id="eqn-48">
<label>(48)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-48.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-48"><![CDATA[$$\begin{equation}
 t_{i}=t_{0}+\frac{t_{m}-t_{0}}{m}i \label{eqn-48}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Herein, <inline-formula id="ieqn-52"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-52.png"/><tex-math id="tex-ieqn-52"><![CDATA[$ \hat{T}^{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> denotes the temperature at <italic>t<sub>i</sub></italic>, and <inline-formula id="ieqn-53"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-53.png"/><tex-math id="tex-ieqn-53"><![CDATA[$ \hat{T}^{i+1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> denotes the temperature at <italic>t</italic><sub><italic>i</italic>+1</sub>. When the time marching method is used to solve the equations, we can obtain the derivative of temperature with respect to time, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-49">
<label>(49)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-49.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-49"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \dot{\hat{T}}=\frac{\hat{T}^{i+1}-\hat{T}^{i}}{\Delta t}\label{eqn-49}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-49" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where the time step <inline-formula id="ieqn-54"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-54.png"/><tex-math id="tex-ieqn-54"><![CDATA[$ \Delta t$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> is equal to <inline-formula id="ieqn-55"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-55.png"/><tex-math id="tex-ieqn-55"><![CDATA[$\displaystyle\frac{t_{m}-t_{0}}{m}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></alternatives></inline-formula>. After interpolation approximation, we can get the temperature <inline-formula id="ieqn-56"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-56.png"/><tex-math id="tex-ieqn-56"><![CDATA[$ \hat{T}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></alternatives></inline-formula> and its derivative <italic>q</italic> at <inline-formula id="ieqn-57"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-57.png"/><tex-math id="tex-ieqn-57"><![CDATA[$t \in [t_{i}, t_{i+ 1}]$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula>, as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-50">
<label>(50)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-50.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-50"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}\hat{T}=\beta \hat{T}^{i+1}+ \left(1-\beta \right)\hat{T}^{i} \\[8pt]
q=\beta q^{i+1}+ \left(1-\beta \right)q^{i}\end{array}\right. \label{eqn-50}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-50" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <inline-formula id="ieqn-58"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-58.png"/><tex-math id="tex-ieqn-58"><![CDATA[$\beta$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> changes from 0 to 1. When <inline-formula id="ieqn-59"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-59.png"/><tex-math id="tex-ieqn-59"><![CDATA[$\beta = 0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, it means forward difference scheme is used, when <inline-formula id="ieqn-60"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-60.png"/><tex-math id="tex-ieqn-60"><![CDATA[$\beta = 1$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, it means backward difference scheme is used, otherwise it means central difference scheme is used. By substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-50">Eq. (50)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">Eq. (30)</xref>, we can obtain the following formulations</p>
<p><disp-formula id="eqn-51">
<label>(51)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-51.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-51"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l} \left(H^{*}\hat{T}\right) \left(\mathbf{x}\right):=\beta \left(H^{*}\hat{T}^{i+1}\right) \left(\mathbf{x}\right)+ \left(1-\beta \right) \left(H^{*}\hat{T}^{i}\right) \left(\mathbf{x}\right) \\[8pt] \left(G^{*}q\right) \left(\mathbf{x}\right):=\beta \left(G^{*}q^{i+1}\right) \left(\mathbf{x}\right)+ \left(1-\beta \right) \left(G^{*}q^{i}\right) \left(\mathbf{x}\right) \end{array}\right. \label{eqn-51}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-51" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Thus, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-47">Eq. (47)</xref> can be rewritten as</p>
<p><disp-formula id="eqn-52">
<label>(52)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-52.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-52"><![CDATA[$$\begin{equation}
\beta \mathbf{H}\hat{\mathbf{T}}^{i+1}+ \left(1-\beta \right)\mathbf{H}\hat{\mathbf{T}}^{i}-\beta \mathbf{G}\mathbf{q}^{i+1}- \left(1-\beta \right)\mathbf{G}\mathbf{q}^{i}=-\mathbf{C}\frac{\hat{\mathbf{T}}^{i+1}-\hat{\mathbf{T}}
^{i}}{\Delta t}\label{eqn-52}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-52" display="block"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>G</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>G</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>After merging the similar terms, we can get the following expression:</p>
<p><disp-formula id="eqn-53">
<label>(53)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-53.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-53"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{P}\hat{\mathbf{T}}^{i+1}-\beta \mathbf{G}\mathbf{q}^{i+1}=-\mathbf{Q}\hat{\mathbf{T}}^{i}+ \left(1-\beta \right)\mathbf{G}\mathbf{q}^{i}\label{eqn-53}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-53" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>G</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>G</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where</p>
<p><disp-formula id="eqn-54">
<label>(54)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-54.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-54"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left\{\begin{array}{l}
\mathbf{P}=\beta \mathbf{H}+\mathbf{C}/\Delta t \\[8pt]
\mathbf{Q}= \left(1-\beta \right)\mathbf{H}-\mathbf{C}/\Delta t \end{array}\right. \label{eqn-54}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-54" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>P</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>H</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>C</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>When solving the unknown temperature <inline-formula id="ieqn-61"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-61.png"/><tex-math id="tex-ieqn-61"><![CDATA[$\hat{\mathbf{T}}^{i+1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> or its derivative <inline-formula id="ieqn-62"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-62.png"/><tex-math id="tex-ieqn-62"><![CDATA[$\mathbf{q}^{i+1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> at <italic>t</italic><sub><italic>i</italic>+1</sub>, the temperature <inline-formula id="ieqn-63"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-63.png"/><tex-math id="tex-ieqn-63"><![CDATA[$ \hat{\mathbf{T}}^{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msup><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>T</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> and its derivative <inline-formula id="ieqn-64"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-64.png"/><tex-math id="tex-ieqn-64"><![CDATA[$\mathbf{q}^{i}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>q</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> at <italic>t<sub>i</sub></italic> are all known. Moving all the unknown terms of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-53">Eq. (53)</xref> to the left-hand side and all the known terms to the right-hand side by considering the boundary conditions, one finally obtain the following system of linear equations:</p>
<p><disp-formula id="eqn-55">
<label>(55)</label><alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-55.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-55"><![CDATA[$$\begin{equation}
\mathbf{B}\mathbf{x}^{i+1}=\mathbf{y}^{i+1}\label{eqn-55}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-55" display="block"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>B</mml:mi></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>where <bold>B</bold> is the coefficient matrix, <inline-formula id="ieqn-65"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-65.png"/><tex-math id="tex-ieqn-65"><![CDATA[$\mathbf{x}^{i+ 1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> is the vector of unknown variable values at the collocation points, <inline-formula id="ieqn-66"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-66.png"/><tex-math id="tex-ieqn-66"><![CDATA[$\mathbf{y}^{i+ 1}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mi>y</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> is the known vector. All the unknown state values can be obtained after <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-55">Eq. (55)</xref> is solved.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Numerical Examples</title>
<sec id="s5_1">
<label>5.1</label>
<title>Square Example</title>
<p>Consider a two-dimensional flat plate, the initial temperature is 100 K, the upper and lower boundaries are adiabatic, the left boundary temperature is maintained at 100 K. Convective boundary condition is applied to the right boundary, and the ambient temperature is 400 K, as shown in the <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. Material density <inline-formula id="ieqn-67"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-67.png"/><tex-math id="tex-ieqn-67"><![CDATA[$\rho = 271$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>271</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> kg/m<sup>3</sup>, specific heat capacity <italic>c<sub>x</sub></italic> = 871 J/(kg<inline-formula id="ieqn-68"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-68.png"/><tex-math id="tex-ieqn-68"><![CDATA[${}\cdot{}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>K), thermal conductivity <inline-formula id="ieqn-69"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-69.png"/><tex-math id="tex-ieqn-69"><![CDATA[$\mathrm{k}= 202.4$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>202</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> W/(m<inline-formula id="ieqn-70"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-70.png"/><tex-math id="tex-ieqn-70"><![CDATA[${}\cdot{}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>K), convective heat transfer coefficient on the right boundary <italic>h</italic> = 80 W/(m<inline-formula id="ieqn-71"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-71.png"/><tex-math id="tex-ieqn-71"><![CDATA[$^{2}\cdot{}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>K) and thermal emissivity <inline-formula id="ieqn-72"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-72.png"/><tex-math id="tex-ieqn-72"><![CDATA[$\varepsilon = 1$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>. The boundary element model is as shown in the <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1b</xref>. Each boundary is divided into 16 equally spaced linear elements, with a total of 64 boundary elements, 64 boundary nodes and 15 internal points.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label> 
<caption>
<title>Plate model diagram and boundary conditions. (a) Plate boundary conditions. (b) Plate model diagram </title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-1.png"/>
</fig>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> shows the distribution of temperature along the lower boundary of plate when <italic>t</italic> = 100, 200, 400 and 600 s. In this figure, the calculation results obtained by using IGABEM are compared with those of the finite volume method (Fluent), and it demonstrates the correctness and validity of this algorithm proposed in this work.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label> 
<caption>
<title>Temperature distribution along the lower boundary of the plate at different times</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-2.png"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5_2">
<label>5.2</label>
<title>An Example of Elliptic Plate</title>
<p>Consider an elliptical plate with a long radius of 2 m and a short radius of 1 m. The initial temperature is 100 K, and the ambient temperature of the plate boundary is 400 K. Material density <inline-formula id="ieqn-73"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-73.png"/><tex-math id="tex-ieqn-73"><![CDATA[$\rho = 271$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>271</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> kg/m<sup>3</sup>, specific heat capacity <italic>c<sub>x</sub></italic> = 871 J/(kg<inline-formula id="ieqn-74"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-74.png"/><tex-math id="tex-ieqn-74"><![CDATA[${}\cdot{}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>K), thermal conductivity <italic>k</italic> = 202.4 W/(m<inline-formula id="ieqn-75"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-75.png"/><tex-math id="tex-ieqn-75"><![CDATA[${}\cdot{}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>K), and boundary convective heat transfer coefficient <italic>h</italic> = 80 W/(m<inline-formula id="ieqn-76"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-76.png"/><tex-math id="tex-ieqn-76"><![CDATA[$^{2}\cdot{}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>K).</p>
<p>The shape of ellipse and the distribution of internal points are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>. <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4a</xref> shows the initial NURBS curve and the position of control points. After normalizing the knot vector, the parameter space vector of boundary element can be obtained, which is expressed as <inline-formula id="ieqn-77"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-77.png"/><tex-math id="tex-ieqn-77"><![CDATA[$ \widetilde{\Xi }= \left[0, 0.25, 0.5, 0.75, 1\right] $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:mtext>&#x039E;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x0303;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>75</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula>. Therefore, four boundary elements are formed, and the parameter space intervals are [0, 0.25);[0.25, 0.5);[0.5, 0.75);[0.75, 1) respectively. By splitting each NURBS elements equally and inserting new knots, the new control point sequence, knot vector and weight factor vector after refinement can be obtained. For example, insert a new control point on the middle point of each initial NURBS cell parameter space to get the refined control point sequence shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4b</xref>, as shown by the black circle point &#x201C;inserted knots.&#x201D; After B&#x00E9;zier extraction operation, a new set of control point sequence is obtained, as shown in &#x201C;BE operation knots.&#x201D; For &#x201C;initial knots&#x201D; in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4a</xref> and &#x201C;inserted knots&#x201D; in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4b</xref>, we can find that inserting a new point will also change the position of the original point, but still describe the same curve. However, B&#x00E9;zier extraction operation does not change the position of the original control points, but inserts a new control point at the middle point of some elements. Then, the new control point sequence and B&#x00E9;zier extraction sequence when the initial NURBS cells are divided into 3, 4, 5 and 6 subunits are given in turn, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Figs. 4c</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-4">4f</xref> respectively.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>The NURBS curve and internal points for elliptic </title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-3.png"/>
</fig>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Geometric control points and NURBS curves of elliptical model with different refinement levels. (a) Initial. (b) Refine2. (c) Refine3. (d) Refine4. (e) Refine5. (f) Refine6 </title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-4.png"/>
</fig>
<p>In this work, the finite difference method is used to solve the time-domain equation. Therefore, we first investigate the influence of time step on the calculation results, as shown in <xref ref-type="table" rid="table-1">Tab. 1</xref>. The temperature values at nine points on the <italic>x</italic> axis are calculated, where different time step is used, for example <inline-formula id="ieqn-78"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-78.png"/><tex-math id="tex-ieqn-78"><![CDATA[$ \Delta t = 5$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, 6, 7, 8, 9, and 10. From this table, we can find that the results with different time steps have small deviation. In fact, too large step value may lead to large error of temperature gradient value, even the calculation is not correct at all. If the time step is too small, it will also lead to inaccurate calculation of temperature gradient value. Therefore, it is very important to select an appropriate time step value. It can be seen from <xref ref-type="table" rid="table-1">Tabs. 1</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-2">2</xref> that it is appropriate to set the time step from 5 to 10.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Temperature values at several internal points with different time step values in 200 s</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NSTEP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
<th>NODE 8</th>
<th>NODE 9</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;1.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;1.2, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.8, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.4, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0.8, 0)</th>
<th>(1.2, 0)</th>
<th>(1.6, 0)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>5</td>
<td>136.156</td>
<td>117.783</td>
<td>109.520</td>
<td>106.530</td>
<td>105.821</td>
<td>106.535</td>
<td>109.522</td>
<td>117.784</td>
<td>136.159</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>135.715</td>
<td>117.454</td>
<td>109.308</td>
<td>106.386</td>
<td>105.691</td>
<td>106.386</td>
<td>109.309</td>
<td>117.456</td>
<td>135.717</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>135.273</td>
<td>117.127</td>
<td>109.096</td>
<td>106.238</td>
<td>105.562</td>
<td>106.238</td>
<td>109.097</td>
<td>117.128</td>
<td>135.275</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>136.043</td>
<td>117.776</td>
<td>109.588</td>
<td>106.621</td>
<td>105.908</td>
<td>106.621</td>
<td>109.588</td>
<td>117.778</td>
<td>136.045</td>
</tr>
<tr>
<td>9</td>
<td>135.603</td>
<td>117.450</td>
<td>109.376</td>
<td>106.472</td>
<td>105.778</td>
<td>106.472</td>
<td>109.377</td>
<td>117.452</td>
<td>135.605</td>
</tr>
<tr>
<td>10</td>
<td>135.969</td>
<td>117.773</td>
<td>109.632</td>
<td>106.678</td>
<td>105.966</td>
<td>106.678</td>
<td>109.633</td>
<td>117.775</td>
<td>135.971</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>Temperature values at several internal points with different time step values in 400 s</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NSTEP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
<th>NODE 8</th>
<th>NODE 9</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;1.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;1.2, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.8, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.4, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0.8, 0)</th>
<th>(1.2, 0)</th>
<th>(1.6, 0)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>5</td>
<td>170.298</td>
<td>148.477</td>
<td>134.829</td>
<td>127.678</td>
<td>125.473</td>
<td>127.678</td>
<td>134.830</td>
<td>148.479</td>
<td>170.300</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>169.674</td>
<td>147.887</td>
<td>134.314</td>
<td>127.229</td>
<td>125.049</td>
<td>127.229</td>
<td>134.316</td>
<td>147.889</td>
<td>169.678</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>170.076</td>
<td>148.287</td>
<td>134.688</td>
<td>127.575</td>
<td>125.384</td>
<td>127.575</td>
<td>134.690</td>
<td>148.289</td>
<td>170.080</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>170.185</td>
<td>148.404</td>
<td>134.808</td>
<td>127.694</td>
<td>125.502</td>
<td>127.694</td>
<td>134.809</td>
<td>148.407</td>
<td>170.187</td>
</tr>
<tr>
<td>9</td>
<td>169.559</td>
<td>147.815</td>
<td>134.294</td>
<td>127.246</td>
<td>125.079</td>
<td>127.247</td>
<td>134.295</td>
<td>147.817</td>
<td>169.563</td>
</tr>
<tr>
<td>10</td>
<td>170.108</td>
<td>148.356</td>
<td>134.794</td>
<td>127.705</td>
<td>125.521</td>
<td>127.705</td>
<td>134.795</td>
<td>148.358</td>
<td>170.112</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In this work, we use the radial basis method to approximate the temperature gradient. Therefore, it is significant to investigate the influence of different types of radial basis functions on the numerical results. Herein, eight different types of radial basis functions are given, as shown in <xref ref-type="table" rid="table-3">Tab. 3</xref>. <xref ref-type="table" rid="table-4">Tab. 4</xref> shows the comparison of temperature values at several calculation points when using different radial basis functions, where the time step is 5. By observing <xref ref-type="table" rid="table-4">Tab. 4</xref>, it can be found that the deviation of calculation results in 200 s is very small when using different types of radial basis functions, more results in 400 s are also found in <xref ref-type="table" rid="table-5">Tab. 5</xref>. It verifies the stability of the algorithm proposed.</p>
<table-wrap id="table-3">
<label>Table 3</label>
<caption>
<title>Types of radial basis functions</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NTYP</th>
<th>1</th>
<th>2</th>
<th>3</th>
<th>4</th>
<th>5</th>
<th>6</th>
<th>7</th>
<th>8</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td/>
<td><italic>R</italic></td>
<td><inline-formula id="ieqn-79"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-79.png"/><tex-math id="tex-ieqn-79"><![CDATA[$ \left(1+R^{2}\right)^{\frac{1}{2}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-80"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-80.png"/><tex-math id="tex-ieqn-80"><![CDATA[$ \left(1+R^{2}\right)^{-\frac{1}{2}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-81"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-81.png"/><tex-math id="tex-ieqn-81"><![CDATA[$ \left(1+R^{2}\right)^{-\frac{5}{2}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td><inline-formula id="ieqn-82"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-82.png"/><tex-math id="tex-ieqn-82"><![CDATA[$ \left(1+R^{2}\right)^{-\frac{7}{2}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
<td>(1+<italic>R</italic>)<sup>&#x2212;1</sup></td>
<td><italic>e</italic><sup>&#x2212;<italic>R</italic></sup></td>
<td><italic>e</italic><sup>&#x2212;<italic>R</italic><sup>2</sup></sup></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-4">
<label>Table 4</label>
<caption>
<title>Comparison of calculation results with different types of radial basis functions in 200 s</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NTYP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
<th>NODE 8</th>
<th>NODE 9</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;1.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;1.2, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.8, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.4, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0.8, 0)</th>
<th>(1.2, 0)</th>
<th>(1.6, 0)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>136.417</td>
<td>117.892</td>
<td>109.492</td>
<td>106.436</td>
<td>105.70</td>
<td>106.436</td>
<td>109.491</td>
<td>117.892</td>
<td>136.416</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>136.541</td>
<td>118.114</td>
<td>109.663</td>
<td>106.374</td>
<td>105.545</td>
<td>106.370</td>
<td>109.648</td>
<td>118.109</td>
<td>136.559</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>136.156</td>
<td>117.783</td>
<td>109.521</td>
<td>106.535</td>
<td>105.82</td>
<td>106.535</td>
<td>109.522</td>
<td>117.784</td>
<td>136.159</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>135.574</td>
<td>117.337</td>
<td>109.233</td>
<td>106.515</td>
<td>105.737</td>
<td>106.515</td>
<td>109.232</td>
<td>117.338</td>
<td>135.575</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>135.595</td>
<td>117.413</td>
<td>109.232</td>
<td>106.419</td>
<td>105.539</td>
<td>106.419</td>
<td>109.232</td>
<td>117.414</td>
<td>135.595</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>135.991</td>
<td>117.575</td>
<td>109.300</td>
<td>106.550</td>
<td>105.903</td>
<td>106.549</td>
<td>109.300</td>
<td>117.575</td>
<td>135.992</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>135.878</td>
<td>117.538</td>
<td>109.341</td>
<td>106.606</td>
<td>105.948</td>
<td>106.607</td>
<td>109.341</td>
<td>117.537</td>
<td>135.877</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>135.530</td>
<td>117.347</td>
<td>109.292</td>
<td>106.615</td>
<td>105.954</td>
<td>106.615</td>
<td>109.291</td>
<td>117.347</td>
<td>135.529</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-5">
<label>Table 5</label>
<caption>
<title>Comparison of calculation results with different types of radial basis functions in 400 s</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NTYP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
<th>NODE 8</th>
<th>NODE 9</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;1.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;1.2, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.8, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.4, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0.8, 0)</th>
<th>(1.2, 0)</th>
<th>(1.6, 0)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>170.288</td>
<td>148.415</td>
<td>134.783</td>
<td>127.719</td>
<td>125.568</td>
<td>127.719</td>
<td>134.783</td>
<td>148.415</td>
<td>170.288</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>170.101</td>
<td>148.329</td>
<td>134.821</td>
<td>127.816</td>
<td>125.700</td>
<td>127.813</td>
<td>134.812</td>
<td>148.319</td>
<td>170.107</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>170.298</td>
<td>148.477</td>
<td>134.829</td>
<td>127.678</td>
<td>125.473</td>
<td>127.678</td>
<td>134.830</td>
<td>148.479</td>
<td>170.301</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>170.851</td>
<td>148.993</td>
<td>134.882</td>
<td>127.143</td>
<td>124.591</td>
<td>127.143</td>
<td>134.882</td>
<td>148.993</td>
<td>170.851</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>171.047</td>
<td>149.173</td>
<td>134.912</td>
<td>126.998</td>
<td>124.356</td>
<td>126.998</td>
<td>134.913</td>
<td>149.173</td>
<td>171.050</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>170.625</td>
<td>148.741</td>
<td>134.815</td>
<td>127.396</td>
<td>125.048</td>
<td>127.395</td>
<td>134.816</td>
<td>148.741</td>
<td>170.625</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>170.633</td>
<td>148.781</td>
<td>134.852</td>
<td>127.383</td>
<td>125.004</td>
<td>127.384</td>
<td>134.852</td>
<td>148.781</td>
<td>170.632</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>170.524</td>
<td>148.743</td>
<td>134.853</td>
<td>127.370</td>
<td>124.965</td>
<td>127.370</td>
<td>134.853</td>
<td>148.744</td>
<td>170.524</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5a</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5b</xref> respectively show the comparison of temperature values at points on the <italic>x</italic> axis and <italic>y</italic> axis based on traditional BEM and IGABEM algorithm developed in this paper. From these two graphs, it can be found that the results of the IGABEM algorithm are consistent with the results of conventional BEM, which verifies the correctness of the algorithm developed in this work.</p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label> 
<caption>
<title>Temperature distribution on X-axis and Y-axis, respectively. (a) Temperature of X-axis symmetry point. (b) Temperature of positive half axis of Y-axis</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-5.png"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5_3">
<label>5.3</label>
<title>An Example of Octagonal Leaf</title>
<p>In this section, we consider an example of octagonal leaf, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>. The initial temperature is 100 K, and the ambient temperature of the structural boundary is 600 K. Other physical parameters are consistent with the previous example. The new control point sequence and B&#x00E9;zier extraction sequence when the initial NURBS cells are divided into 2, 3, 4, 5 and 6 subunits are given in turn, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Figs. 7b</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-7">7f</xref> respectively.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>The NURBS curve and internal points for octagonal model </title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-6.png"/>
</fig>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Generation of NURBS curve control points for octagon model. (a) Initial. (b) Refine2. (c) Refine3. (d) Refine4. (e) Refine5. (f) Refine6 </title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-7.png"/>
</fig>
<p>Similar to the previous example, we investigate the influence of different radial basis functions on the calculation results, as shown in <xref ref-type="table" rid="table-6">Tab. 6</xref> for 200 s and in <xref ref-type="table" rid="table-7">Tab. 7</xref> for 400 s. It shows that there is a small deviation in the calculation results when different radial basis functions are used, which verifies the stability of the algorithm in this work.</p>
<table-wrap id="table-6">
<label>Table 6</label>
<caption>
<title>Comparison of calculation results with different types of radial basis functions in 200 s for octagonal leaf</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NTYP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;0.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.2, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0, 0.5)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.3)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.7)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>135.010</td>
<td>111.721</td>
<td>109.027</td>
<td>119.731</td>
<td>126.151</td>
<td>115.106</td>
<td>145.490</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>135.254</td>
<td>112.784</td>
<td>110.301</td>
<td>120.490</td>
<td>126.821</td>
<td>115.988</td>
<td>145.524</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>135.570</td>
<td>112.847</td>
<td>110.281</td>
<td>120.632</td>
<td>126.975</td>
<td>116.130</td>
<td>145.897</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>135.335</td>
<td>111.355</td>
<td>108.550</td>
<td>119.775</td>
<td>126.252</td>
<td>114.895</td>
<td>146.002</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>135.087</td>
<td>109.657</td>
<td>106.608</td>
<td>118.714</td>
<td>125.596</td>
<td>113.462</td>
<td>146.163</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>134.604</td>
<td>108.323</td>
<td>105.146</td>
<td>117.715</td>
<td>124.901</td>
<td>112.269</td>
<td>145.893</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>134.215</td>
<td>107.510</td>
<td>104.270</td>
<td>117.068</td>
<td>124.414</td>
<td>111.519</td>
<td>145.591</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>134.725</td>
<td>109.683</td>
<td>106.691</td>
<td>118.533</td>
<td>125.347</td>
<td>113.404</td>
<td>145.643</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
 
<table-wrap id="table-7">
<label>Table 7</label>
<caption>
<title>Comparison of calculation results with different types of radial basis functions in 400 s for octagonal leaf</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NTYP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;0.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.2, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0, 0.5)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.3)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.7)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>1</td>
<td>197.535</td>
<td>168.822</td>
<td>165.221</td>
<td>179.613</td>
<td>187.604</td>
<td>173.319</td>
<td>209.127</td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>197.461</td>
<td>169.004</td>
<td>165.495</td>
<td>179.734</td>
<td>187.701</td>
<td>173.441</td>
<td>209.002</td>
</tr>
<tr>
<td>3</td>
<td>197.869</td>
<td>169.333</td>
<td>165.777</td>
<td>180.052</td>
<td>188.015</td>
<td>173.806</td>
<td>209.420</td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>198.077</td>
<td>169.287</td>
<td>165.685</td>
<td>180.174</td>
<td>188.180</td>
<td>173.813</td>
<td>209.715</td>
</tr>
<tr>
<td>5</td>
<td>198.025</td>
<td>169.040</td>
<td>165.398</td>
<td>179.983</td>
<td>188.084</td>
<td>173.606</td>
<td>209.729</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>197.647</td>
<td>168.557</td>
<td>164.890</td>
<td>179.494</td>
<td>187.650</td>
<td>173.136</td>
<td>209.365</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>197.342</td>
<td>168.207</td>
<td>164.522</td>
<td>179.133</td>
<td>187.315</td>
<td>172.786</td>
<td>209.064</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>197.590</td>
<td>168.590</td>
<td>164.942</td>
<td>179.512</td>
<td>187.604</td>
<td>173.151</td>
<td>209.280</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The influence of time step parameters on the calculation accuracy can be found in <xref ref-type="table" rid="table-8">Tab. 8</xref> for 200 s and in <xref ref-type="table" rid="table-9">Tab. 9</xref> for 400 s. Similar to the previous results, the change of time step parameters from 5 to 10 has little effect on the calculation results, which verifies the stability of the algorithm in this work.</p>
<table-wrap id="table-8">
<label>Table 8</label>
<caption>
<title>Temperature at internal points with different time step values in 200 s for octagonal leaf model</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NSTEP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;0.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.2, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0, 0.5)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.3)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.7)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>5</td>
<td>135.335</td>
<td>111.355</td>
<td>108.550</td>
<td>119.775</td>
<td>126.252</td>
<td>114.895</td>
<td>146.002</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>134.721</td>
<td>111.012</td>
<td>108.241</td>
<td>119.303</td>
<td>125.704</td>
<td>114.502</td>
<td>145.315</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>134.112</td>
<td>110.675</td>
<td>107.943</td>
<td>118.834</td>
<td>125.159</td>
<td>114.114</td>
<td>144.629</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>135.381</td>
<td>111.702</td>
<td>108.934</td>
<td>119.978</td>
<td>126.376</td>
<td>115.187</td>
<td>145.960</td>
</tr>
<tr>
<td>9</td>
<td>134.771</td>
<td>111.361</td>
<td>108.630</td>
<td>119.507</td>
<td>125.831</td>
<td>114.795</td>
<td>145.276</td>
</tr>
<tr>
<td>10</td>
<td>135.413</td>
<td>111.930</td>
<td>109.187</td>
<td>120.112</td>
<td>126.459</td>
<td>115.379</td>
<td>145.935</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-9">
<label>Table 9</label>
<caption>
<title>Temperature at internal points with different time step values in 400 s for octagonal leaf model</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>NSTEP</th>
<th>NODE 1</th>
<th>NODE 2</th>
<th>NODE 3</th>
<th>NODE 4</th>
<th>NODE 5</th>
<th>NODE 6</th>
<th>NODE 7</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>( &#x2212;0.6, 0)</th>
<th>( &#x2212;0.2, 0)</th>
<th>(0, 0)</th>
<th>(0.4, 0)</th>
<th>(0, 0.5)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.3)</th>
<th>(0,  &#x2212;0.7)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>5</td>
<td>198.077</td>
<td>169.287</td>
<td>165.685</td>
<td>180.174</td>
<td>188.180</td>
<td>173.813</td>
<td>209.715</td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>196.833</td>
<td>168.046</td>
<td>164.445</td>
<td>178.926</td>
<td>186.929</td>
<td>172.568</td>
<td>208.479</td>
</tr>
<tr>
<td>7</td>
<td>197.713</td>
<td>168.968</td>
<td>165.370</td>
<td>179.833</td>
<td>187.825</td>
<td>173.484</td>
<td>209.341</td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>197.985</td>
<td>169.272</td>
<td>165.677</td>
<td>180.124</td>
<td>188.108</td>
<td>173.783</td>
<td>209.602</td>
</tr>
<tr>
<td>9</td>
<td>196.744</td>
<td>168.037</td>
<td>164.444</td>
<td>178.881</td>
<td>186.859</td>
<td>172.544</td>
<td>208.367</td>
</tr>
<tr>
<td>10</td>
<td>197.925</td>
<td>169.263</td>
<td>165.676</td>
<td>180.093</td>
<td>188.060</td>
<td>173.764</td>
<td>209.527</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Conclusion</title>
<p>This paper applied IGABEM to the heat conduction problem of temperature field. IGABEM can accurately represent the geometric model. In addition to the advantages of dimensionality reduction, IGABEM can also realize the seamless integration of CAD modeling and numerical analysis. The use of B&#x00E9;zier extraction technique further simplifies the implementation of IGA. This method transformed the basis functions of NURBS into Bernstein polynomials and maintained the consistency of geometric models. The main feature of this method was that the iterative calculation of NURBS basis function was avoided in the process of element physical interpolation calculation of BEM, which can effectively improve the computational efficiency. The domain integral term was successfully converted to the boundary integral in IGABEM with radial integration method. The present method provides a powerful tool for fast and high fidelity simulation of transient heat conduction problems commonly encountered in numerous industrial sectors.</p>
</sec>
</body>
<back>
<fn-group><fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> This research was funded by National Natural Science Foundation of China (NSFC) under Grant Nos. 11702238, 51904202, and 11902212, and Nanhu Scholars Program for Young Scholars of XYNU.</p></fn>
<fn fn-type="conflict"><p><bold>Conflicts of Interest:</bold> The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></fn></fn-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>Hughes</surname>, <given-names>T. J. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cottrell</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bazilevs</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Isogeometric analysis: CAD, finite elements, NURBS, exact geometry and mesh refinement</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>194</volume><italic>(</italic><issue>39&#x2013;41</issue><italic>),</italic> <fpage>4135</fpage>&#x2013;<lpage>4195</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2004.10.008</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>Cottrell</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Reali</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Studies of refinement and continuity in isogeometric structural analysis</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>196</volume><italic>(</italic><issue>41&#x2013;44</issue><italic>),</italic> <fpage>4160</fpage>&#x2013;<lpage>4183</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2007.04.007</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>Bazilevs</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Michler</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Calo</surname>, <given-names>V. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J. R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Isogeometric variational multiscale modeling of wall-bounded turbulent flows with weakly enforced boundary conditions on unstretched meshes</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>199</volume><italic>(</italic><issue>13&#x2013;16</issue><italic>),</italic> <fpage>780</fpage>&#x2013;<lpage>790</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2008.11.020</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>Nagy</surname>, <given-names>A. P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdalla</surname>, <given-names>M. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>G&#x00FC;rdal</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Isogeometric sizing and shape optimisation of beam structures</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>199</volume><italic>(</italic><issue>17&#x2013;20</issue><italic>),</italic> <fpage>1216</fpage>&#x2013;<lpage>1230</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2009.12.010</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Benson</surname>, <given-names>D. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bazilevs</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsu</surname>, <given-names>M. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J. R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Isogeometric shell analysis: The Reissner&#x2013;Mindlin shell</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>199</volume><italic>(</italic><issue>5&#x2013;8</issue><italic>),</italic> <fpage>276</fpage>&#x2013;<lpage>289</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2009.05.011</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>De Lorenzis</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Temizer</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wriggers</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zavarise</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>A large deformation frictional contact formulation using NURBS-based isogeometric analysis</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>87</volume><italic>(</italic><issue>13</issue><italic>),</italic> <fpage>1278</fpage>&#x2013;<lpage>1300</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.3159</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Borden</surname>, <given-names>M. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Scott</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Evans</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hughes</surname>, <given-names>T. J. R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Isogeometric finite element data structures based on B&#x00E9;zier extraction of NURBS</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>87</volume><italic>(</italic><issue>1&#x2013;5</issue><italic>),</italic> <fpage>15</fpage>&#x2013;<lpage>47</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.2968</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mierzwiczak</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>The singular boundary method for steady-state nonlinear heat conduction problem with temperature-dependent thermal conductivity</article-title>. <source>International Journal of Heat &#x0026; Mass Transfer</source><italic>,</italic> <volume>91</volume><italic>,</italic> <fpage>205</fpage>&#x2013;<lpage>217</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.051</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Fu</surname>, <given-names>Z. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qin</surname>, <given-names>Q. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Hybrid-trefftz finite element method for heat conduction in nonlinear functionally graded materials</article-title>. <source>Engineering Computations</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>578</fpage>&#x2013;<lpage>599</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1108/02644401111141028</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Han</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A novel POD reduced-order model based on EDFM for steady-state and transient heat transfer in fractured geothermal reservoir</article-title>. <source>International Journal of Heat and Mass Transfer</source><italic>,</italic> <volume>146</volume><italic>,</italic> <fpage>118783</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118783</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liao</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hien</surname>, <given-names>Poh L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Data-driven structural design optimization for petal-shaped auxetics using isogeometric analysis</article-title>. <source>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</source><italic>,</italic> <volume>122</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>433</fpage>&#x2013;<lpage>458</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2021.08680</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>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marburg</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>An adjoint operator approach for sensitivity analysis of radiated sound power in fully coupled structural-acoustic systems</article-title>. <source>Journal of Computational Acoustics</source><italic>,</italic> <volume>25</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>1750003</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0218396X17500035</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>Banerjee</surname>, <given-names>P. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cathie</surname>, <given-names>D. N.</given-names></string-name></person-group> (<year>1980</year>). <article-title>A direct formulation and numerical implementation of the boundary element method for two-dimensional problems of elasto-plasticity</article-title>. <source>International Journal of Mechanical Sciences</source><italic>,</italic> <volume>22</volume><italic>(</italic><issue>4</issue><italic>),</italic> <fpage>233</fpage>&#x2013;<lpage>245</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0020-7403(80)90038-7</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>Cruse</surname>, <given-names>T. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Bie fracture mechanics analysis: 25 years of developments</article-title>. <source>Computational Mechanics</source><italic>,</italic> <volume>18</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00384172</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>Seybert</surname>, <given-names>A. F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Soenarko</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rizzo</surname>, <given-names>F. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shippy</surname>, <given-names>D. J.</given-names></string-name></person-group> (<year>1985</year>). <article-title>An advanced computational method for radiation and scattering of acoustic waves in three dimensions</article-title>. <source>Journal of the Acoustical Society of America</source><italic>,</italic> <volume>77</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>362</fpage>&#x2013;<lpage>368</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1121/1.391908</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H. B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Maburg</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Isogeometric fast multipole boundary element method based on burton-miller formulation for 3d acoustic problems</article-title>. <source>Archives of Acoustics</source><italic>,</italic> <volume>44</volume><italic>,</italic> <fpage>475</fpage>&#x2013;<lpage>492</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marburg</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Structural-acoustic sensitivity analysis of radiated sound power using a finite element/discontinuous fast multipole boundary element scheme</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Fluids</source><italic>,</italic> <volume>82</volume><italic>(</italic><issue>12</issue><italic>),</italic> <fpage>858</fpage>&#x2013;<lpage>878</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/fld.4244</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>Zhao</surname>, <given-names>W. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H. B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marburg</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Topology optimization of exterior acoustic-structure interaction systems using the coupled fem-bem method</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>119</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.6039</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>Chen</surname>, <given-names>L. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ding</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Seamless integration of computer-aided geometric modeling and acoustic simulation: Isogeometric boundary element methods based on Catmull-Clark subdivision surfaces</article-title>. <source>Advances in Engineering Software</source><italic>,</italic> <volume>149</volume><italic>,</italic> <fpage>102879</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.advengsoft.2020.102879</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Politis</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ginnis</surname>, <given-names>A. I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaklis</surname>, <given-names>P. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Belibassakis</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Feurer</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2009</year>). <article-title>An isogeometric BEM for exterior potential-flow problems in the plane</article-title>. <conf-name>2009 SIAM/ACM Joint Conference on Geometric and Physical Modeling</conf-name>, <publisher-loc>San Francisco, California, USA</publisher-loc>: <publisher-name>ACM</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Simpson</surname>, <given-names>R. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trevelyan</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rabczuk</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2012</year>). <article-title>A two-dimensional isogeometric boundary element method for elastostatic analysis</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>209</volume><italic>,</italic> <fpage>87</fpage>&#x2013;<lpage>100</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2011.08.008</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>Simpson</surname>, <given-names>R. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trevelyan</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>An isogeometric boundary element method for elastostatic analysis: 2D implementation aspects</article-title>. <source>Computers &#x0026; Structures</source><italic>,</italic> <volume>118</volume><italic>,</italic> <fpage>2</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruc.2012.12.021</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>An</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yu</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bui</surname>, <given-names>T. Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trinh</surname>, <given-names>N. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Implementation of isogeometric boundary element method for 2-D steady heat transfer analysis</article-title>. <source>Advances in Engineering Software</source><italic>,</italic> <volume>116</volume><italic>,</italic> <fpage>36</fpage>&#x2013;<lpage>49</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.advengsoft.2017.11.008</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>Scott</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Simpson</surname>, <given-names>R. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Evans</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lipton</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Isogeometric boundary element analysis using unstructured t-splines</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>254</volume><italic>,</italic> <fpage>197</fpage>&#x2013;<lpage>221</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2012.11.001</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>Li</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trevelyan</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Accelerating isogeometric boundary element analysis for 3-dimensional elastostatics problems through black-box fast multipole method with proper generalized decomposition</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>114</volume><italic>(</italic><issue>9</issue><italic>),</italic> <fpage>975</fpage>&#x2013;<lpage>998</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.5773</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>Nguyen</surname>, <given-names>B. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tran</surname>, <given-names>H. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Anitescu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhuang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rabczuk</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>An isogeometric symmetric galerkin boundary element method for two-dimensional crack problems</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>306</volume><italic>,</italic> <fpage>252</fpage>&#x2013;<lpage>275</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2016.04.002</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>Peng</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kerfriden</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Linear elastic fracture simulation directly from CAD: 2D NURBS-based implementation and role of tip enrichment</article-title>. <source>International Journal of Fracture</source><italic>,</italic> <volume>204</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>55</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10704-016-0153-3</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>Peng</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kerfriden</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Isogeometric boundary element methods for three dimensional static fracture and fatigue crack growth</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>316</volume><italic>,</italic> <fpage>151</fpage>&#x2013;<lpage>185</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2016.05.038</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>Simpson</surname>, <given-names>R. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vazquez</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Evans</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>An isogeometric boundary element method for electromagnetic scattering with compatible B-spline discretizations</article-title>. <source>Journal of Computational Physics</source><italic>,</italic> <volume>362</volume><italic>,</italic> <fpage>264</fpage>&#x2013;<lpage>289</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2018.01.025</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>Simpson</surname>, <given-names>R. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Scott</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Taus</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thomas</surname>, <given-names>D. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Acoustic isogeometric boundary element analysis</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>269</volume><italic>,</italic> <fpage>265</fpage>&#x2013;<lpage>290</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2013.10.026</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>Peake</surname>, <given-names>M. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trevelyan</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Coates</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Extended isogeometric boundary element method (XIBEM) for three-dimensional medium-wave acoustic scattering problems</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>284</volume><italic>,</italic> <fpage>762</fpage>&#x2013;<lpage>780</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.10.039</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>Keuchel</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hagelstein</surname>, <given-names>N. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zaleski</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>von Estorff</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Evaluation of hypersingular and nearly singular integrals in the isogeometric boundary element method for acoustics</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>325</volume><italic>,</italic> <fpage>488</fpage>&#x2013;<lpage>504</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2017.07.025</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>33.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marburg</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Implementation of isogeometric fast multipole boundary element methods for 2D half-space acoustic scattering problems with absorbing boundary condition</article-title>. <source>Journal of Theoretical and Computational Acoustics</source><italic>,</italic> <volume>27</volume><italic>(</italic><issue>2</issue><italic>),</italic> <fpage>1850024</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S259172851850024X</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>34.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H. B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atroshchenko</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Structural shape optimization of three dimensional acoustic problems with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>355</volume><italic>,</italic> <fpage>926</fpage>&#x2013;<lpage>951</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.06.012</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>35.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>An isogeometric approach of two dimensional acoustic design sensitivity analysis and topology optimization analysis for absorbing material distribution</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>336</volume><italic>,</italic> <fpage>507</fpage>&#x2013;<lpage>532</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2018.03.025</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>36.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Li</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qian</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Isogeometric analysis and shape optimization via boundary integral</article-title>. <source>Computer-Aided Design</source><italic>,</italic> <volume>43</volume><italic>(</italic><issue>11</issue><italic>),</italic> <fpage>1427</fpage>&#x2013;<lpage>1437</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cad.2011.08.031</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>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kerfriden</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Implementation of regularized isogeometric boundary element methods for gradient-based shape optimization in two-dimensional linear elasticity</article-title>. <source>International Journal for Numerical Methods in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>106</volume><italic>(</italic><issue>12</issue><italic>),</italic> <fpage>972</fpage>&#x2013;<lpage>1017</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.5149</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>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kerfriden</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bordas</surname>, <given-names>S. P. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Shape optimization directly from CAD: An isogeometric boundary element approach using T-splines</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>317</volume><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2016.11.012</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>Liu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Shape optimization of sound barrier using an isogeometric fast multipole boundary element method in two dimensions</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>85</volume><italic>,</italic> <fpage>142</fpage>&#x2013;<lpage>157</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2017.09.009</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>40.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lian</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Acoustic topology optimization of sound absorbing materials directly from subdivision surfaces with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>362</volume><italic>,</italic> <fpage>112806</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.112806</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>Gao</surname>, <given-names>X. W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>The radial integration method for evaluation of domain integrals with boundary-only discretization</article-title>. <source>Engineering Analysis with Boundary Elements</source><italic>,</italic> <volume>26</volume><italic>(</italic><issue>10</issue><italic>),</italic> <fpage>905</fpage>&#x2013;<lpage>916</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0955-7997(02)00039-5</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>Gao</surname>, <given-names>X. W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Peng</surname>, <given-names>H. F. K. Y. J. W.</given-names></string-name></person-group> (<year>2015</year>). <source>Theory and program of advanced boundary element method</source>. <publisher-loc>Beijing, China</publisher-loc>: <publisher-name>Science Press</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>43.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Qu</surname>, <given-names>X. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dong</surname>, <given-names>C. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bai</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gong</surname>, <given-names>Y. P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Isogeometric boundary element method for calculating effective property of steady state thermal conduction in 2D heterogeneities with a homogeneous interphase</article-title>. <source>Journal of Computational and Applied Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>343</volume><italic>,</italic> <fpage>124</fpage>&#x2013;<lpage>138</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cam.2018.04.053</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>44.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gong</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trevelyan</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hattori</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dong</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name></person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Hybrid nearly singular integration for isogeometric boundary element analysis of coatings and other thin 2D structures</article-title>. <source>Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering</source><italic>,</italic> <volume>346</volume><italic>,</italic> <fpage>642</fpage>&#x2013;<lpage>673</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2018.12.019</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-45"><label>45.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trevor</surname>, <given-names>G. D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <source>Boundary element programming in mechanics</source>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>