<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1082824</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2022.1082824</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Sensitivity analysis of structural-acoustic fully-coupled system using isogeometric boundary element method</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Chen et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2022.1082824">10.3389/fphy.2022.1082824</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Xiuyun</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Yanming</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2055996/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Juan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>Ruhui</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>Wenqiang</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2045044/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>School of Architecture and Civil Engineering</institution>, <institution>Huanghuai University</institution>, <addr-line>Zhumadian</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Henan International Joint Laboratory of Structural Mechanics and Computational Simulation</institution>, <institution>Huanghuai University</institution>, <addr-line>Zhumadian</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>College of Architecture and Civil Engineering</institution>, <institution>Xinyang Normal University</institution>, <addr-line>Xinyang</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1159606/overview">Pei Li</ext-link>, Xi&#x2019;an Jiaotong University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2074894/overview">Yunfei Gao</ext-link>, Hohai University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2075469/overview">Chuang Lu</ext-link>, University of Science and Technology of China, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Yanming Xu, <email>xuyanming@ustc.edu</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Statistical and Computational Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>30</day>
<month>11</month>
<year>2022</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2022</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>1082824</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>28</day>
<month>10</month>
<year>2022</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>15</day>
<month>11</month>
<year>2022</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2022 Chen, Xu, Zhao, Cheng and Ma.</copyright-statement>
<copyright-year>2022</copyright-year>
<copyright-holder>Chen, Xu, Zhao, Cheng and Ma</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>In many engineering challenges, the whole interaction between the structural domain and the acoustic domain must be taken into account, particularly for the acoustic analysis of thin structures submerged in water. The fast multipole boundary element approach is used in this work to simulate the external acoustic domain and the finite element method is used to describe the structural components. To improve coupling analysis accuracy, discontinuous higher-order boundary components are created for the acoustic domain. The isogeometric boundary element method (IGABEM) discretizes unknown physical fields by using CAD spline functions as basis functions. IGABEM is inherently compatible with CAD and can perform numerical analysis on CAD models without having to go through the time-consuming meshing process required by traditional FEM/BEM and volume parameterization in isogeometric finite element methods. IGABEM&#x2019;s power in tackling infinite domain issues and combining CAD and numerical analysis is fully used when it is applied to structural form optimization of three-dimensional external acoustic problems. The structural-acoustic design and optimization procedures benefit from the use of structural-acoustic design sensitivity analysis because it may provide information on how design factors affect radiated acoustic performance. This paper provides adjoint operator-based equations for sound power sensitivity on structural surfaces and direct differentiation-based equations for sound power sensitivity on arbitrary closed surfaces surrounding the radiator. Numerical illustrations are provided to show the precision and viability of the suggested approach.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>iga</kwd>
<kwd>FEM/BEM</kwd>
<kwd>structural-acoustic coupling</kwd>
<kwd>sound power</kwd>
<kwd>sensitivity analysis</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>A typical issue in underwater acoustics is the analysis of the acoustic radiation or scattering from elastic structures in fluid. Only for basic geometric structures with simple boundary conditions are analytical solutions to structural-acoustic interaction issues accessible [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. There are still no analytical answers to real-world issues with complex geometries. Therefore, effective numerical techniques must be created.</p>
<p>Due to its high adaptability and suitability for complex real-world model challenges, the finite element method (FEM) is frequently employed to simulate the structural components in these issues [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. To avoid meshing the commonly infinite or semi-infinite acoustic domain, the sound field is modeled using the boundary element method (BEM) [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. Researchers have focused a lot of their attention on the FEM/BEM coupling techniques [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], where FEM is used to discretize the structure&#x2019;s components and BEM is utilized to represent the acoustic area. BEM frequently employs continuous linear or quadratic components. Discontinuous elements have been researched as an alternative to them, exhibiting a high level of precision [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. When a hypersingular integral is discretized, discontinuous boundary elements are typically used because <italic>C</italic>
<sup>1</sup>-continuity of the surface at the collocation point is necessary in such situation. Applications can be found in fracture analysis [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] and the Navier-Stokes equation solution [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. When collocation points are situated at the zeros of orthogonal functions for the standard interval, superconvergence for error dependency on the size of discontinuous border elements has been examined by [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] presents the error dependency of the frequency, element size, and node placement on discontinuous elements. This study discovered that discontinuous border elements outperform continuous components in terms of performance. In-depth research has also been done on how well discontinuous boundary elements perform in acoustic analyses of rigid structures. [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] Discussed how discontinuous boundary elements combined with FEM perform when the interaction between the structure and the sound field is taken into consideration.</p>
<p>Conventional BEM has the well-known drawback of generating a dense and asymmetrical coefficient matrix, which necessitates <italic>O</italic>(<italic>N</italic>
<sup>3</sup>) arithmetic operations to directly solve the system of equations, such as by applying the Gauss elimination technique. The integral problem has been solved more quickly using the fast multipole method (FMM) [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. Iterative solvers have proven to be effective in solving complex practical issues [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. Therefore, large-scale acoustic-structure interaction issues may be successfully solved using the coupling technique based on FEM and fast multipole BEM (FMBEM) [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. The diagonal form of the FMM and the original FMM are both utilized to solve the Helmholtz problem. Outside the ranges of their favored frequencies, both kinds fail in some way. However, the aforementioned issues can be resolved by the wideband FMM created by fusing the original FMM and the diagonal form FMM [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. The main use of FMM is for discretization-based numerical analysis using constant boundary elements. Due to the difficulty of the computation process, there are not many articles that employ the FMM for numerical analysis based on discontinuous high-order boundary element discretization [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. In this research, FMM is employed to speed up the solution of the integral equation using discontinuous boundary elements. Finally, the large-scale acoustic-structure interaction issues are solved using the coupling algorithm FEM/discontinuous wideband FMBEM.</p>
<p>Both conventional FEM and BEM with Lagrange polynomial basis functions rely on polygonal meshes, which leads to time-consuming preprocessing steps, geometric inaccuracies, and poor field variable continuity [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. The [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>] notion of isogeometric analysis (IGA) allows for the resolution of these problems. The core of IGA is to discretize the unknown physical fields while solving partial differential equations by using the same basis functions as those in computer-aided design (CAD) to describe the domain geometry. Geometric accuracy, adjustable order elevation and k-refinement, high order continuous fields, etc. are some benefits of IGA. Although IGA was first created in the context of finite element methods (IGAFEM), there are some situations when it is preferable to combine IGA with boundary element methods (IGABEM) [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>]. Several benefits come with IGABEM:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; it can use CAD data right away without the need for volume parameterization from geometric surfaces [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>], since both of them are boundary-represented [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>];</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; it inherits the benefits of traditional BEM for addressing problems in infinite domains [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>];</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; IGABEM is perfect for free boundary problems like crack growth since no volume parameterization is required [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>].</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>As for the singularity problems, singularities and shifting borders are well handled by IGA [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>]. Specialized integration methods have been developed to tackle the weakly singular and hypersingular integrals that arise in IGABEM [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>].</p>
<p>Acoustic design sensitivity analysis is crucial to the acoustic design and optimization processes because it may provide information about the impact of geometric modifications on the acoustic performance of structures [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>]. An overview of recent advancements in structural-acoustic optimization for passive noise suppression was provided by [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. Gradient-based optimization takes a long time to do a sound power sensitivity analysis for problems involving acoustic-structure interaction. The global finite difference method (FDM) is frequently used in structural-acoustic optimization because it is simple to employ, according to [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>], and [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]. However, FDM performs poorly, especially when several design elements are taken into account at once. The distinction between semi-analytic and analytical sensitivity studies has been made in addition to global finite differences. These classifications have been debated in many studies [<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>]. Global finite differences are significantly less accurate than analytical and semi-analytical sensitivity studies. Additionally, the former are less expensive computationally than the latter. In [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>], coupled structural acoustic issues were addressed using an analytical sensitivity analysis, which has recently emerged as the direct differentiation approach. Using the adjoint operator technique, which has been used to solve structural acoustic problems, allows for still further acceleration in calculation time, particularly for issues with several design variables [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>].</p>
<p>With regard to several design variables, this work constructs equations for sound power sensitivity. To eliminate geometric errors, the fundamental formulations of IGABEM discretization are introduced for acoustic analysis. Directly differentiating the coupled boundary element equation with respect to design variables yields the derivative formulation of the vectors of nodal displacement and sound pressure on the interaction surface with respect to design variables. The coupled boundary element equation is created by fusing the structural equation into the acoustic equation. Utilizing adjoint operators and direct differentiation, respectively, we derive the derivative formulation of the radiated sound power on the structural surface and the derivative formulation of the radiated sound power on any arbitrary closed surface around the radiator. The appropriate formula needed to compute the derivative of the radiated sound power for various design variables are discussed in detail. The FEM/FMBEM coupling system is used to determine the sound power sensitivity. It is shown with numerical examples how accurate and reliable the current method is.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Structural-acoustic analysis</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Subdivision surfaces</title>
<p>Since its introduction in the 1970s, subdivision surfaces have been extensively utilized in computer animation and graphics [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>]. Additionally, they are accessible in the majority of industrial CAD solid modeling programs (e.g., CATIA, Creo). Subdivision surfaces are often seen in computer graphics literature as a method for repeatedly smoothing and refining a control mesh in order to generate smooth limit surfaces. They may also be seen from the perspective of finite and boundary element analysis as the generalization of splines to arbitrarily connected meshes.</p>
<p>The concept of subdivision schemes is to create a smooth surface out of a rough polygon mesh. Subdivision refinement systems, which may be categorized as interpolating or approximation schemes, create a smooth surface by a limited process of repetitive refinement beginning with an initial control mesh. All control meshes produced during subdivision refinement describe the exact same spline surface since the subdivision surfaces inherit the refinability attribute from the splines.</p>
<p>In this research, the structural-acoustic coupling analysis is conducted using a Loop subdivision technique [<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Acoustic-structure interaction using finite element method/boundary element method</title>
<p>The BEM and FEM are used to simulate the fluid and structural subdomains, respectively. The discretized boundary integral formulation of the fluid solution to the Helmholtz problem is given by [<xref ref-type="bibr" rid="B55">55</xref>], as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where</p>
<p>
<bold>&#xa0;H</bold> and <bold>G</bold> are the frequency-dependent BEM influencing matrices,</p>
<p>
<bold>&#xa0;p</bold> is the vector containing the nodal values for pressure,</p>
<p>&#xa0;<bold>q</bold> is the vector of normal derivatives of <bold>p</bold>,</p>
<p>&#xa0;<bold>p</bold>
<sub>
<bold>i</bold>
</sub> is the incident wave&#x2019;s nodal pressure.</p>
<p>The continuous linear and quadratic element technique is often used, and alternatives to discontinuous elements with good accuracy have already been examined [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. Discontinuous boundary elements outperform continuous boundary elements [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. Interpolation nodes are positioned within discontinuous boundary elements, and the expressions of the interpolation functions depend on the position of the node within the element. Thus, by varying the placements of the interpolation nodes, a numerical solution with varied calculation accuracies may be achieved. Both discontinuous and continuous components are employed in the numerical computation in this study.</p>
<p>The steady-state response of the structure may be derived from the frequency-response analysis when a harmonic load with a transitory function e<sup>&#x2212;i<italic>&#x3c9;t</italic>
</sup> is applied to it. When the acoustic-structure interaction is addressed, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> derives the linear system of equations to compute the nodal displacements <bold>u</bold> [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>].<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m3">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where</p>
<p>&#xa0;<bold>K</bold> is the structure&#x2019;s stiffness matrix,</p>
<p>&#xa0;<bold>M</bold> is the structure&#x2019;s mass matrix,</p>
<p>&#xa0;<bold>C</bold> is the structure&#x2019;s damping matrix,</p>
<p>&#xa0;<italic>&#x3c9;</italic> is the angular frequency,</p>
<p>&#xa0;<bold>f</bold>
<sub>
<bold>s</bold>
</sub> is the vector of the nodal structural forces,</p>
<p>
<bold>&#xa0;C</bold>
<sub>
<bold>sf</bold>
</sub>
<bold>p</bold> is the acoustic load.</p>
<p>&#xa0;&#x393; is the coupling boundary surface,</p>
<p>&#xa0;<bold>N</bold>
<sub>
<bold>s</bold>
</sub> is the global interpolation function for the structural domain,</p>
<p>&#xa0;<bold>N</bold>
<sub>
<bold>f</bold>
</sub> is the global interpolation function for the fluid domain,</p>
<p>&#xa0;<bold>n</bold> is the normal vector of the surface.</p>
<p>The continuity condition across the interaction surface (Fritze et al.2005) is introduced in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref>, as follows:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m4">
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m5">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m6">
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m7">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where</p>
<p>
<italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> is the density of the fluid,</p>
<p>
<bold>v</bold>
<sub>
<bold>f</bold>
</sub> is the normal velocity vector of the fluid.</p>
<p>Combing <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equations 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> gives the coupled system of equations of an elastic structure submerged in a heavy fluid derived.<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m8">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>On <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref>, the application of an iterative solution (e.g., generalized minimum residual approach (GMRES)) results in unsatisfactory convergence. Substituting the finite element formulation into the boundary element equation to obtain a simplified system equation is an appropriate strategy [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B57">57</xref>], as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m9">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m10">
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m11">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It takes much time to solve <bold>A</bold>
<sup>&#x2212;1</sup> directly in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>. In fact, A sparse direct solver could be used to readily solve this symmetric, frequency-dependent system of equations <bold>Ax</bold> &#x3d; <bold>f</bold>
<sub>
<bold>s</bold>
</sub>, thus obtaining the term <bold>A</bold>
<sup>&#x2212;1</sup>
<bold>f</bold>
<sub>
<bold>s</bold>
</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref> quickly. The iterative solver GMRES [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] is introduced in this work to speed up the computing of solutions to the equations for the coupled boundary element system. There is no need to solve <bold>A</bold>
<sup>&#x2212;1</sup>
<bold>C</bold>
<sub>
<bold>sf</bold>
</sub> directly on the left-hand side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>. Considering the current iterative solution <bold>p</bold>
<sub>
<bold>k</bold>
</sub> for vector <bold>p</bold> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>, when a sparse direct solver is employed to solve the symmetric and frequency-dependent system of the linear equation <bold>Ax</bold> &#x3d; <bold>C</bold>
<sub>
<bold>sf</bold>
</sub>
<bold>p</bold>
<sub>
<bold>k</bold>
</sub>, the solution of <bold>A</bold>
<sup>&#x2212;1</sup>
<bold>C</bold>
<sub>
<bold>sf</bold>
</sub>
<bold>p</bold>
<sub>
<bold>k</bold>
</sub> could be achieved effectively. Based on this, we could derive the solution of vector <bold>u</bold> by solving <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref> and inserting the solution of vector <bold>p</bold> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref>.</p>
<p>When dealing with a problem with <italic>N</italic> unknowns, the coefficient matrices <bold>H</bold> and <bold>G</bold> are dense and non-symmetrical, resulting in <italic>O</italic>(<italic>N</italic>
<sup>2</sup>) arithmetic operations. FMM is used to speed up the solution of the standard boundary element system of equations and reduces the amount of memory required. The core idea behind FMM is to approximate the fundamental solution for BEM using spherical Hankel functions, Legendre polynomials, and plane waves. The coefficient matrices are divided into two portions. The first is the near-field component, which is assessed by integration in the region of the source point. The other is the far-field component, which cannot be calculated directly. Using FMM on a cluster hierarchy decreases the complexity of BEM from <italic>O</italic>(<italic>N</italic>
<sup>2</sup>) to <italic>O</italic>(<italic>N</italic>&#x2009;log&#x2009; <italic>N</italic>). FMM comes in two varieties. The original FMM (low-frequency technique) is based on the fundamental solution&#x2019;s series expansion formula, whereas the diagonal form FMM (high-frequency method) is based on the fundamental solution&#x2019;s plane wave expansion formula. For high-frequency problems, the original FMM is inefficient, while the diagonal form FMM has instability issues when solving low-frequency Helmholtz equations. To circumvent these challenges, the wideband FMM generated by merging the original FMM and the diagonal form FMM can be employed [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]; [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Radiated sound power expression</title>
<p>The radiated sound power <italic>W</italic> on an arbitrary closed surface around the radiator may be represented as <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref> for radiation into open domains:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m12">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</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:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where</p>
<p>
<italic>A</italic> is a randomly chosen closed surface that encircles the radiator,</p>
<p>
<italic>p</italic> is the sound pressure,</p>
<p>
<inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m13">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> is the conjugate complex of the particle velocity <italic>v</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub>,</p>
<p>
<inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m14">
<mml:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the real part of the quantity.</p>
<p>The real component of complex sound power is radiated into the acoustic far field, whereas the imaginary component only contributes to the evanescent near field.</p>
<p>Using BEM to discretize <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref> yields a matrix equation for sound power, which is provided by <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref>:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m15">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m16">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>where</p>
<p>
<bold>p</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> is the nodal sound pressure vector on surface <italic>A</italic>,</p>
<p>
<bold>v</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> is the particle velocity vector on surface <italic>A</italic>.</p>
<p>We may readily replace surface <italic>A</italic> for sound power assessment with the structural surface &#x393; when the sound power on the structural surface has to be evaluated. As a result, <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref> is changed to <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m17">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By resolving <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">9</xref>, respectively, we may obtain the vectors <bold>p</bold>, <bold>u</bold>, and <bold>v</bold>
<sub>
<bold>f</bold>
</sub> in turn. Finally, <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref> may be solved to determine the radiated sound power <italic>W</italic> on the structure surface.</p>
<p>When surface <italic>A</italic> is not the structural surface, <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref> could also be used to determine the sound power <italic>W</italic> on surface <italic>A</italic>. The pressure and particle velocity at field point <bold>y</bold> on surface <italic>A</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref> are <italic>p</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) and <italic>v</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>), respectively. The vectors <bold>p</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> and <bold>v</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> may be obtained by solving <italic>p</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) and <italic>v</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) at each node on surface <italic>A</italic>.</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equation 16</xref> may be used to represent the boundary integral equation created on the interaction surface &#x393; to estimate the sound pressure <italic>p</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) at a field point <bold>y</bold>, as follows:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m18">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m19">
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where</p>
<p>
<bold>x</bold> is the source point,</p>
<p>
<bold>y</bold> is the field point,</p>
<p>
<italic>q</italic>(<bold>x</bold>) is the normal derivative of <italic>p</italic>(<bold>x</bold>),</p>
<p>
<italic>F</italic> (<bold>x</bold>, <bold>y</bold>) is the normal derivative of <italic>G</italic> (<bold>x</bold>, <bold>y</bold>).</p>
<p>Using the continuity condition shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref>:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m20">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> is created by differentiating <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equation 16</xref> with regard to <italic>n</italic>(<bold>y</bold>):<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m21">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Discretizing <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eqs 16</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>, we get <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eqs 20</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m22">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m23">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By solving <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eqs 20</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>, the nodal sound pressure <italic>p</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) and the particle velocity <italic>v</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) are available at each node on surface <italic>A</italic>. Vectors <bold>p</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> and <bold>v</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> on surface <italic>A</italic> are thus solved. Finally, <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref> allows for the solution of the radiated sound power <italic>W</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<italic>&#x3c9;</italic>) on surface <italic>A</italic>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Sound power sensitivity analysis</title>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Sound power sensitivity on structural surface</title>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> could be expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref>:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m24">
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>in which we have <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Equation 23</xref>:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m25">
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By differentiating <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref> with regard to the design variable <italic>&#x3b8;</italic>, we get <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m26">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equations 25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref> are thus conducted:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m27">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m28">
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the following, several expressions of <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eqs 25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref> are found for different kinds of design variables:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. When the fluid density <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>f</italic>
</sub> is chosen to be the design variable <italic>&#x3b8;</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eqs 25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref> are expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Eqs 27</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">28</xref>:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m29">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m30">
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>2. When the material property of the structural part (e.g., Young&#x2019;s modulus <italic>E</italic>, the structural density <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>) is chosen to be the design variable <italic>&#x3b8;</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eqs 25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref> are expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Eqs 29</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">30</xref>:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m31">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m32">
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>3. When some parameters determining the coordinates of structural nodes are taken as design variables, <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Eqs 25</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref> are expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eqs 31</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">32</xref>:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m33">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m34">
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When dealing with complicated structures, the direct differentiation approach makes it challenging to determine the derivative of <bold>A</bold>, <bold>C</bold>
<sub>
<bold>sf</bold>
</sub>, <bold>C</bold>
<sub>
<bold>fs</bold>
</sub>, <bold>S</bold>
<sup>
<bold>&#x2212;1</bold>
</sup>, <bold>H</bold>, and <bold>G</bold>. To overcome this challenge, however, one might use the semi-analytical derivative approach, which uses the finite difference method to compute different coefficient matrices.</p>
<p>Considering the sound power sensitivity on the structure surface &#x393;, <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Eq. 33</xref> may be used by differentiating <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref> with regard to design variable <italic>&#x3b8;</italic>:<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m35">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>where</p>
<p>
<bold>w</bold>
<sub>
<bold>1</bold>
</sub> &#x3d; i<italic>&#x3c9;</italic>
<bold>C</bold>
<sub>
<bold>fs</bold>
</sub>
<bold>u</bold>&#x2a;,</p>
<p>
<inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m36">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; i<italic>&#x3c9;</italic>
<bold>p</bold>
<sup>
<bold>T</bold>
</sup>
<bold>C</bold>
<sub>
<bold>fs</bold>
</sub>.</p>
<p>Introducing the conjugate complex transposed ()<sup>
<bold>H</bold>
</sup>, we get <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">Eq. 34</xref>:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m37">
<mml:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Applying this to <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Eq. 33</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">E. 35</xref> is produced to represent the sound power sensitivity:<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m38">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The sum of the first and the third terms in the right side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Eq. 35</xref> can be rewritten as <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref>: We may get <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref> by adding the first and third terms of <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Eq. 35</xref>&#x2019;s right side:<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m39">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m40">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We may represent the sound power sensitivity on the structure surface as <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">Eq. 38</xref> by substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">Eq. 36</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Eq. 35</xref>:<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m41">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Two terms make up the structural surface&#x2019;s sound power sensitivity. <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">Eq. 38</xref>&#x2019;s first term on the right side can be resolved in one of two ways. One is to first solve <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m42">
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, a linear system of equations, and then to solve <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m43">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The other is to solve <bold>zB</bold> &#x3d; <bold>d</bold>
<sup>
<bold>T</bold>
</sup>, a linear system of equations, and then <bold>zr</bold>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Eq. 26</xref> shows that, in contrast to <bold>d</bold>, <bold>r</bold> depends on the derivatives of specific terms with respect to the design variable <italic>&#x3b8;</italic>. Consequently, <italic>m</italic> right hand sides <bold>r</bold> will be produced by <italic>m</italic> design variables <italic>&#x3b8;</italic>
<sub>
<italic>j</italic>
</sub> with <italic>j</italic> &#x3d; 1, 2, &#x2026; , <italic>m</italic>. The linear system of equations <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m44">
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> must be solved <italic>m</italic> times using the first method, which takes too much time. The linear system of equations <bold>zB</bold> &#x3d; <bold>d</bold>
<sup>
<bold>T</bold>
</sup> only has to be solved once for various design variables when using the second method, though.</p>
<p>When an iterative solver, such as GMRES, is used to solve the adjoint equation <bold>zB</bold> &#x3d; <bold>d</bold>
<sup>
<bold>T</bold>
</sup>, the convergence is low. <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Eq. 39</xref> may be used to rewrite the adjoint equation:<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m45">
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>where<italic>s</italic> is the degree of freedom of the structure.<italic>f</italic> is the degree of freedom of the fluid.<xref ref-type="disp-formula" rid="e40">Equation 40</xref> illustrates a practical way by splitting the adjoint equation into two reduced coupled sensitivity equations:<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m46">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m47">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e42">Equation 42</xref> is obtained by transforming Equationg 40 into Equationg 41 and removing the vector <bold>z</bold>
<sub>
<bold>s</bold>
</sub>:<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m48">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The reduced coupled sensitivity equation mentioned above, which is the same as solving <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Eq. 9</xref>, may be used to determine the unidentified fluid vector <bold>z</bold>
<sub>
<bold>f</bold>
</sub>. The unknown structural vector <bold>z</bold>
<sub>
<bold>s</bold>
</sub> can then be found using <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">Eq. 40</xref>. The second term in <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">Eq. 38</xref> vanishes when the design variable is the fluid density <italic>&#x3c1;</italic>, structural density <italic>&#x3c1;</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, Poisson&#x2019;s ratio <italic>v</italic>, Young&#x2019;s modulus <italic>E</italic>, or structural thickness <italic>h</italic> because <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m49">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula>. However, the term <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m50">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">fs</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> does not disappear when the structural form parameter is used as the design variable, such as the radius of the spherical shell <italic>r</italic>. Although difficult, it is feasible to accurately characterize the sensitivity of <bold>C</bold>
<sub>
<bold>fs</bold>
</sub> analytically. However, using finite differences provides a straightforward and practical solution to this issue.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Radiator-peripheral sound power sensitivity on a random closed surface</title>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e43">Equation 43</xref> is created by differentiating <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> with regard to the design variable <italic>&#x3b8;</italic>:<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m51">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</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:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>All of the items in vectors <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m52">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m53">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> can be solved using the equations of <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m54">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m55">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e44">Eqs 44</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e45">45</xref> may be obtained by differentiating <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eqs 16</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>:<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m56">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m57">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m58">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<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:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m59">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x00D7;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<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:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m60">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x00D7;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<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:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(48)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m61">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x00D7;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ikr</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x00D7;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(49)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>and<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m62">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</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:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(50)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m63">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> will be determined once the design variable has been used to fully parameterize the examined domain&#x2019;s boundary.</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Equations 51</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref> may be obtained by discretizing <xref ref-type="disp-formula" rid="e44">Eqs 44</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e45">45</xref>:<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m64">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(51)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m65">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(52)</label>
</disp-formula>where <bold>g</bold>
<sub>2</sub>, <bold>g</bold>
<sub>3</sub>, <bold>h</bold>
<sub>2</sub>, and <bold>h</bold>
<sub>3</sub> are coefficient vectors.</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Equation 51</xref>&#x2019;s <bold>g</bold>
<sub>2</sub> and <bold>h</bold>
<sub>2</sub> as well as <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">Equation 52</xref>&#x2019;s <bold>g</bold>
<sub>3</sub> and <bold>h</bold>
<sub>3</sub> disappear when the fluid density <italic>&#x3c1;</italic> is chosen as the design variable. <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eqs 51</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref> may be rewritten as <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">Eqs 53</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e54">54</xref> as a result:<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m66">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(53)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m67">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(54)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The variables <bold>g</bold>
<sub>2</sub> and <bold>h</bold>
<sub>2</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Equation 51</xref> and <bold>g</bold>
<sub>3</sub> and <bold>h</bold>
<sub>3</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">Equation 52</xref> disappear when the structural parameter is chosen as the design variable, such as the thickness of the spherical shell, as given in the following numerical example. <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eqss 51</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref> are thus equivalent to <xref ref-type="disp-formula" rid="e55">Eqs 55</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e56">56</xref>:<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m68">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(55)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m69">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(56)</label>
</disp-formula>
<bold>g</bold>
<sub>2</sub>, <bold>g</bold>
<sub>3</sub>, <bold>h</bold>
<sub>2</sub>, and <bold>h</bold>
<sub>3</sub> do not disappear when the structural form parameter, such as the radius of the spherical shell, is specified as the design variable. <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eqs 51</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref> may be written as <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">Eqs 57</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e58">58</xref> as a result:<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m70">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(57)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m71">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(58)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The derivatives of <italic>p</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) and <italic>v</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) are both shown to be determined by <bold>p</bold>, <bold>q</bold>, and their derivatives by <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Eqs 51</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">9</xref>, in that order, may be used to produce the vectors <bold>p</bold>, <bold>u</bold>, and <bold>v</bold>
<sub>
<bold>f</bold>
</sub>. Using the continuity condition throughout the interaction surface, the vector <bold>q</bold> may then be found. We still need to find the solution to the unknown vectors <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m72">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m73">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>, though.</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equation 26</xref> cannot be directly solved because the system matrix is too enormous for problems of this kind. <xref ref-type="disp-formula" rid="e59">Equations 59</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">60</xref> can be used to separate the system <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equation 26</xref>:<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m74">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
<label>(59)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m75">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(60)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e61">Equation 61</xref> may be obtained by substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e59">Equation 59</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">Equation 60</xref>:<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m76">
<mml:mi mathvariant="bold">H</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">sf</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">W</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(61)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e61">Equation 61</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref> are quite similar, hence the same approach to solving both is used. <xref ref-type="disp-formula" rid="e59">Equation 59</xref> may be used to solve the unknown vector <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m77">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> once the foregoing equation has been solved to get the sensitivity of the nodal sound pressure on the structural surface, denoted by the symbol <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m78">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e62">Equation 62</xref> is obtained by differentiating <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> with respect to the design variable and applying the continuity condition over the interaction surface:<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m79">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(62)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We may find <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m80">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> by using <xref ref-type="disp-formula" rid="e62">Equation 62</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e51">Equations 51</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref> may be used to get the derivatives of <italic>p</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) and <italic>v</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub>(<bold>y</bold>) at each node on surface <italic>A</italic>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e63">Equation 63</xref> can be used to describe the derivative of <bold>S</bold>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> on the right side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">Equation 43</xref>:<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m81">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
<label>(63)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Once the computing surface does not change when the design variable changes, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m82">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:math>
</inline-formula> causes the second term on the right side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">Eq. 43</xref> to disappear. <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">Equation 43</xref> may be used to get the derivative of the radiated sound power on surface <italic>A</italic> after obtaining the solutions of <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m83">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m84">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Numerical examples</title>
<p>In this section, some numerical tests are run to look at the reliability and viability of the established approach. In each example, the acoustic analysis employs discontinuous linear boundary element, while the finite element analysis uses shell element. A custom Fortran 95/2003 code written in-house is used for all the computations.</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 An elastic sphere excited by a unit force</title>
<p>The sound field of an underwater thin spherical shell centered at position (0, 0, 0) is investigated in this illustration while accounting for a concentrated force <italic>F</italic> applied at point <italic>A</italic> (<italic>r</italic>, 0, 0), where <italic>r</italic> stands for the radius of the spherical shell, as seen in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. The material and geometrical features employed in this example are as follows:</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>The excited sphere model, radius 1.2&#xa0;m, thickness 0.012&#xa0;m.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g001.tif"/>
</fig>
<p>radius of the shell is 1.2&#xa0;m,</p>
<p>thickness of the shell is 0.012&#xa0;m,</p>
<p>elasticity modulus of the shell is 2.10 &#xd7; 10<sup>11</sup>&#xa0;Pa.</p>
<p>Poisson&#x2019;s ratio of the shell is 0.3,</p>
<p>structural density is 7.86 &#xd7; 10<sup>3</sup>&#xa0;kg/m<sup>3</sup>,</p>
<p>fluid density is 1.00 &#xd7; 10<sup>3</sup>&#xa0;kg/m<sup>3</sup>,</p>
<p>sound velocity in water is 1.482 &#xd7; 10<sup>3</sup>&#xa0;m/s.</p>
<p>The numerical and analytical solutions, expressed in terms of frequencies, for the sound pressure at point (2.4, 0, 0), are shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. The numerical and analytical solutions, expressed in terms of frequencies, for the sound power on the structural shell surface, are shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>. The linear systems are solved using the GMRES implementation without preconditioning, and the wideband FMM algorithm is used to speed up the solving process. 6,144 elements make up the discretized thin-shell model. These figures both demonstrate the good agreement between the numerical and analytical solutions, demonstrating that the wideband FMM method preserves the excellent accuracy of traditional BEM.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Sound pressure at point (2.4, 0, 0).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Sound power on the structural shell surface.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g003.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref> depicts the structure surface&#x2019;s sensitivity of sound pressure to the sphere&#x2019;s radius and its shell thickness, respectively. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref> illustrates the structural surface&#x2019;s sensitivity of sound power to the sphere&#x2019;s radius and its shell thickness, respectively. These four figures show a remarkably similar pattern. These figures show that the numerical and analytical results accord rather well. The figures illustrate how the sound pressure or sound power sensitivity is very modest in the low-frequency range but substantially increases at resonance peaks.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Sensitivity of sound pressure at point (2.4, 0, 0) to shell radius.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Sensitivity of sound pressure at point (2.4, 0, 0) to shell thickness.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Structural surface&#x2019;s sensitivity of sound power to shell radius.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g006.tif"/>
</fig>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Structural surface&#x2019;s sensitivity of sound power to shell thickness.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 A BeTSSi-Sub submarine model under incident wave</title>
<p>The scattering sound field of the underwater submarine model under the influence of plane waves is the subject of this section. The incident wave amplitude is 1.0 Pa, and the plane wave propagates positively along the x-axis. The generic model BeTSSi-Sub presented at the World Digital Simulation Conference in 2002 is adopted by the model. The model has a 0.10&#xa0;m thickness. The positive x-axis direction is from the bow to the stern, and the origin of the coordinate is located at the intersection of the circle that connects the bow and the hull. For the specific geometric characteristics of the BeTSSi-Sub model, please refer to <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> in [<xref ref-type="bibr" rid="B58">58</xref>]. <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> displays the submarine model, with a total of 27,034 elements.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>The BeTSSi-Sub submarine model.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g008.tif"/>
</fig>
<p>The point for the computation is (40, 0, 0). <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref> shows the calculation result of sound pressure at point (40, 0, 0), and <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> is the sensitivity of sound pressure at point (40, 0, 0) to shell thickness. <xref ref-type="fig" rid="F9">Figures 9</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F10">10</xref> show that when the calculation frequency rises, both the sound pressure and its sensitivity to thickness gradually decline. Given that the sound pressure is significantly higher and more sensitive to changes in structural thickness in the lower frequency band, these two figures show that the lower frequency band is a crucial region for the BeTSSi-Sub model with the current material and geometrical specifications.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Sound pressure at point (40, 0, 0).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g009.tif"/>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Sensitivity of sound pressure at point (40, 0, 0) to shell thickness.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-10-1082824-g010.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>The simulation of acoustic-structure interaction and sensitivity analysis is done using a coupling method based on FEM and BEM. Modelling the problem&#x2019;s structural components is done using the FEM. The BEM is used to discretize the border of the acoustic domain, which is the boundary of the considered structure under consideration, in order to eliminate the necessity to mesh the acoustic domain. Boundary element analysis uses the FMM to speed up the matrix-vector products. Through the use of IGABEM, structural-acoustic interaction and its sensitivity analysis may be carried out straight from CAD models without the need for meshing, while also eradicating geometric flaws. Equations for the radiated sound power sensitivity are developed for fully linked structural-acoustic systems. The sensitivity of the sound power emitted on the structure surface is calculated using an adjoint operator technique. The sensitivity of the emitted sound power on any closed surface around the radiator is determined using the direct differentiation method. The formulas used to compute the derivative of the radiated sound power for various design factors are provided. Numerical illustrations are provided to show the precision and viability of the suggested approach. The suggested approach may be applied to large-scale practical situations to quantitatively forecast the impact of various design factors on the sound field. Future study will involve extending the created method to real-world engineering issues and using the structural-acoustic design sensitivity analysis to optimization challenges.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>Conceptualization, XC; Data curation, XC; Formal analysis, RC; Investigation, JZ; Methodology, XC and YX; Project administration, YX; Software, XC and WM; Supervision, YX; Validation, WM; Visualization, RC; Writing&#x2014;original draft, XC and JZ. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Junger</surname>
<given-names>MC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feit</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Sound, structures, and their interaction</source>, <volume>225</volume>. <publisher-loc>Cambridge, MA</publisher-loc>: <publisher-name>MIT press</publisher-name> (<year>1986</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Monte Carlo based isogeometric stochastic finite element method for uncertainty quantization in vibration analysis of piezoelectric materials</article-title>. <source>Mathematics</source> (<year>2022</year>) <volume>10</volume>:<fpage>1840</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math10111840</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Generalized isogeometric boundary element method for uncertainty analysis of time-harmonic wave propagation in infinite domains</article-title>. <source>Appl Math Model</source> (<year>2022</year>) <volume>114</volume>:<fpage>360</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2022.09.030</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Everstine</surname>
<given-names>GC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Henderson</surname>
<given-names>FM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Coupled finite element/boundary element approach for fluid-structure interaction</article-title>. <source>The J Acoust Soc America</source> (<year>1990</year>) <volume>87</volume>:<fpage>1938</fpage>&#x2013;<lpage>47</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1121/1.399320</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hofstetter</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Galerkin-type BE-FE formulation for elasto-acoustic coupling</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>1998</year>) <volume>152</volume>:<fpage>147</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <comment>Containing papers presented at the Symposium on Advances in Computational Mechanics</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0045-7825(97)00187-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Developments in structural-acoustic optimization for passive noise control</article-title>. <source>Arch Comput Methods Eng</source> (<year>2002</year>) <volume>9</volume>:<fpage>291</fpage>&#x2013;<lpage>370</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF03041465</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>FE/FMBE coupling to model fluid-structure interaction</article-title>. <source>Int J Numer Methods Eng</source> (<year>2008</year>) <volume>76</volume>:<fpage>2137</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.2399</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brunner</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Junge</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gaul</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A comparison of FE-BE coupling schemes for large-scale problems with fluid-structure interaction</article-title>. <source>Int J Numer Methods Eng</source> (<year>2009</year>) <volume>77</volume>:<fpage>664</fpage>&#x2013;<lpage>88</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nme.2412</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Merz</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kinns</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kessissoglou</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Structural and acoustic responses of a submarine hull due to propeller forces</article-title>. <source>J Sound Vibration</source> (<year>2009</year>) <volume>325</volume>:<fpage>266</fpage>&#x2013;<lpage>86</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2009.03.011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Merz</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kessissoglou</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kinns</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Passive and active control of the radiated sound power from a submarine excited by propeller forces</article-title>. <source>J Ship Res</source> (<year>2013</year>) <volume>57</volume>:<fpage>59</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.5957/jsr.2013.57.1.59</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peters</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kessissoglou</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Modal decomposition of exterior acoustic-structure interaction</article-title>. <source>J Acoust Soc America</source> (<year>2013</year>) <volume>133</volume>:<fpage>2668</fpage>&#x2013;<lpage>77</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1121/1.4796114</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>van Opstal</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>van Brummelen</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>van Zwieten</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A finite-element/boundary-element method for three-dimensional, large-displacement fluid-structure-interaction</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2015</year>) <volume>284</volume>:<fpage>637</fpage>&#x2013;<lpage>63</lpage>. <comment>Isogeometric Analysis Special Issue</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.09.037</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tadeu</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ant&#xf3;nio</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Use of constant, linear and quadratic boundary elements in 3D wave diffraction analysis</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2000</year>) <volume>24</volume>:<fpage>131</fpage>&#x2013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0955-7997(99)00064-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Influence of element types on numeric error for acoustic boundary elements</article-title>. <source>J Comp Acous</source> (<year>2003</year>) <volume>11</volume>:<fpage>363</fpage>&#x2013;<lpage>86</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0218396X03001985</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Trevelyan</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Use of discontinuous boundary elements for fracture mechanics analysis</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>1992</year>) <volume>10</volume>:<fpage>353</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0955-7997(92)90150-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Florez</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Power</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Comparison between continuous and discontinuous boundary elements in the multidomain dual reciprocity method for the solution of the two-dimensional Navier-Stokes equations</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2001</year>) <volume>25</volume>:<fpage>57</fpage>&#x2013;<lpage>69</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0955-7997(00)00051-5</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Atkinson</surname>
<given-names>KE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The numerical solution of integral equations of the second kind</article-title>. In: <source>Cambridge monographs on applied and computational mathematics</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>University of Cambridge</publisher-name> (<year>1996</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Structural-acoustic sensitivity analysis of radiated sound power using a finite element/discontinuous fast multipole boundary element scheme</article-title>. <source>Int J Numer Methods Fluids</source> (<year>2016</year>) <volume>82</volume>:<fpage>858</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/fld.4244</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Greengard</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rokhlin</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A fast algorithm for particle simulations</article-title>. <source>J Comput Phys</source> (<year>1987</year>) <volume>73</volume>:<fpage>325</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0021-9991(87)90140-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Coifman</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rokhlin</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wandzura</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The fast multipole method for the wave equation: a pedestrian prescription</article-title>. <source>IEEE Antennas Propag Mag</source> (<year>1993</year>) <volume>35</volume>:<fpage>7</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/74.250128</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Application of fast methods for acoustic scattering and radiation problems</article-title>. <source>J Comp Acous</source> (<year>2003</year>) <volume>11</volume>:<fpage>387</fpage>&#x2013;<lpage>401</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0218396X03002012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>YJ</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An adaptive fast multipole boundary element method for three-dimensional acoustic wave problems based on the Burton-Miller formulation</article-title>. <source>Comput Mech</source> (<year>2007</year>) <volume>40</volume>:<fpage>461</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00466-006-0121-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Saad</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <source>Iterative methods for sparse linear systems (SIAM)</source>. <publisher-loc>US</publisher-loc>: <publisher-name>Society for Industrial and Applied Mathematics</publisher-name>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schneider</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Performance of iterative solvers for acoustic problems. Part I. Solvers and effect of diagonal preconditioning</article-title>. <source>Eng Anal Bound Elem</source> (<year>2003</year>) <volume>27</volume>:<fpage>727</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0955-7997(03)00025-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gumerov</surname>
<given-names>NA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duraiswami</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A broadband fast multipole accelerated boundary element method for the three dimensional Helmholtz equation</article-title>. <source>J Acoust Soc America</source> (<year>2009</year>) <volume>125</volume>:<fpage>191</fpage>&#x2013;<lpage>205</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1121/1.3021297</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wolf</surname>
<given-names>WR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lele</surname>
<given-names>SK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Wideband fast multipole boundary element method: Application to acoustic scattering from aerodynamic bodies</article-title>. <source>Int J Numer Methods Fluids</source> (<year>2011</year>) <volume>67</volume>:<fpage>2108</fpage>&#x2013;<lpage>29</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/fld.2486</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>D&#xfc;hring</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>JS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sigmund</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Acoustic design by topology optimization</article-title>. <source>J Sound Vibration</source> (<year>2008</year>) <volume>317</volume>:<fpage>557</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2008.03.042</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hughes</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cottrell</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bazilevs</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Isogeometric analysis: CAD, finite elements, NURBS, exact geometry and mesh refinement</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2005</year>) <volume>194</volume>:<fpage>4135</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2004.10.008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Simpson</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Trevelyan</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rabczuk</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A two-dimensional isogeometric boundary element method for elastostatic analysis</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2012</year>) <volume>209-212</volume>:<fpage>87</fpage>&#x2013;<lpage>100</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2011.08.008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Simpson</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Trevelyan</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An isogeometric boundary element method for elastostatic analysis: 2D implementation aspects</article-title>. <source>Comput Struct</source> (<year>2013</year>) <volume>118</volume>:<fpage>2</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <comment>Issue: UK Association for Computational Mechanics in Engineering</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruc.2012.12.021</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Scott</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Simpson</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Evans</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lipton</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hughes</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Isogeometric boundary element analysis using unstructured T-splines</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2013</year>) <volume>254</volume>:<fpage>197</fpage>&#x2013;<lpage>221</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2012.11.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Natarajan</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multi-frequency acoustic topology optimization of sound-absorption materials with isogeometric boundary element methods accelerated by frequency-decoupling and model order reduction techniques</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2022</year>) <volume>395</volume>:<fpage>114997</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114997</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Modeling pressurized fracture propagation with the isogeometric bem</article-title>. <source>Geomech Geophys Geo Energ Ge Resour</source> (<year>2021</year>) <volume>7</volume>:<fpage>51</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40948-021-00248-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mourrain</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duvigneau</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Galligo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Parameterization of computational domain in isogeometric analysis: Methods and comparison</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2011</year>) <volume>200</volume>:<fpage>2021</fpage>&#x2013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2011.03.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mourrain</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rabczuk</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>SP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Constructing IGA-suitable planar parameterization from complex CAD boundary by domain partition and global/local optimization</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2018</year>) <volume>328</volume>:<fpage>175</fpage>&#x2013;<lpage>200</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2017.08.052</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kostas</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ginnis</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Politis</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaklis</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Ship-hull shape optimization with a T-spline based BEM-isogeometric solver</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Engisogeometric Anal Spec Issue</source> (<year>2015</year>) <volume>284</volume>:<fpage>611</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2014.10.030</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kerfriden</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Shape optimization directly from CAD: An isogeometric boundary element approach using T-splines</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2017</year>) <volume>317</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2016.11.012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Trevelyan</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An adaptive SVD-Krylov reduced order model for surrogate based structural shape optimization through isogeometric boundary element method</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2019</year>) <volume>349</volume>:<fpage>312</fpage>&#x2013;<lpage>38</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.02.023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Simpson</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scott</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Taus</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thomas</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Acoustic isogeometric boundary element analysis</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2014</year>) <volume>269</volume>:<fpage>265</fpage>&#x2013;<lpage>90</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2013.10.026</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An isogeometric approach of two dimensional acoustic design sensitivity analysis and topology optimization analysis for absorbing material distribution</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2018</year>) <volume>336</volume>:<fpage>507</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2018.03.025</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Structural shape optimization of three dimensional acoustic problems with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2019</year>) <volume>355</volume>:<fpage>926</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.06.012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Acoustic topology optimization of sound absorbing materials directly from subdivision surfaces with isogeometric boundary element methods</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2020</year>) <volume>362</volume>:<fpage>112806</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2019.112806</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kerfriden</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Isogeometric boundary element methods for three dimensional static fracture and fatigue crack growth</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2017</year>) <volume>316</volume>:<fpage>151</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. <comment>Special Issue on Isogeometric Analysis: Progress and Challenges</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2016.05.038</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atroshchenko</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kerfriden</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Linear elastic fracture simulation directly from CAD: 2D NURBS-based implementation and role of tip enrichment</article-title>. <source>Int J Fract</source> (<year>2017</year>) <volume>204</volume>:<fpage>55</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10704-016-0153-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Integrated layout design of multi-component systems using XFEM and analytical sensitivity analysis</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2012</year>) <volume>245-246</volume>:<fpage>75</fpage>&#x2013;<lpage>89</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2012.06.022</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lamancusa</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Numerical optimization techniques for structural-acoustic design of rectangular panels</article-title>. <source>Comput Structures</source> (<year>1993</year>) <volume>48</volume>:<fpage>661</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0045-7949(93)90260-K</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hambric</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sensitivity calculations for broad-band Acoustic radiated noise design optimization problems</article-title>. <source>J Vib Acoust</source> (<year>1996</year>) <volume>118</volume>:<fpage>529</fpage>&#x2013;<lpage>32</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.2888219</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hardtke</surname>
<given-names>H-J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Shape optimization of a vehicle hat-shelf: improving acoustic properties for different load cases by maximizing first eigenfrequency</article-title>. <source>Comput Structures</source> (<year>2001</year>) <volume>79</volume>:<fpage>1943</fpage>&#x2013;<lpage>57</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0045-7949(01)00107-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Haftka</surname>
<given-names>RT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Adelman</surname>
<given-names>HM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Recent developments in structural sensitivity analysis</article-title>. <source>Struct Optimization</source> (<year>1989</year>) <volume>1</volume>:<fpage>137</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF01637334</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient optimization of a noise transfer function by modification of a shell structure geometry - Part I: Theory</article-title>. <source>Struct Multidiscipl Optim</source> (<year>2002</year>) <volume>24</volume>:<fpage>51</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00158-002-0213-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fritze</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marburg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hardtke</surname>
<given-names>H-J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>FEM-BEM-coupling and structural-acoustic sensitivity analysis for shell geometries</article-title>. <source>Comput Struct</source> (<year>2005</year>) <volume>83</volume>:<fpage>143</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruc.2004.05.019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Choi</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shim</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Design sensitivity analysis of structure-induced noise and vibration</article-title>. <source>J Vib Acoust</source> (<year>1997</year>) <volume>119</volume>:<fpage>173</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.2889699</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Design sensitivity analysis of noise, vibration, and harshness of vehicle body structure</article-title>. <source>Mech Structures Machines</source> (<year>1999</year>) <volume>27</volume>:<fpage>317</fpage>&#x2013;<lpage>35</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/08905459908915701</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cirak</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ortiz</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schr&#xf6;der</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Subdivision surfaces: a new paradigm for thin-shell finite-element analysis</article-title>. <source>Int J Numer Methods Eng</source> (<year>2000</year>) <volume>47</volume>:<fpage>2039</fpage>&#x2013;<lpage>72</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/(SICI)1097-0207(20000430)47:12&#x3c;2039::AID-NME872&#x3e;3.0.CO;2-1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ciskowski</surname>
<given-names>RD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brebbia</surname>
<given-names>CA</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Boundary element methods in acoustics</source>. <publisher-loc>Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>1991</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A sample-efficient deep learning method for multivariate uncertainty qualification of acoustic&#x2013;vibration interaction problems</article-title>. <source>Comput Methods Appl Mech Eng</source> (<year>2022</year>) <volume>393</volume>:<fpage>114784</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cma.2022.114784</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B57">
<label>57.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lian</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bordas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Bi-material topology optimization for fully coupled structural-acoustic systems with isogeometric fem&#x2013;bem</article-title>. <source>Eng Anal Boundary Elem</source> (<year>2022</year>) <volume>135</volume>:<fpage>182</fpage>&#x2013;<lpage>95</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enganabound.2021.11.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B58">
<label>58.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nell</surname>
<given-names>CW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gilroy</surname>
<given-names>LE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An improved basis model for the betssi submarine</article-title>. <source>DRDC Atlantic TR</source> (<year>2003</year>) <volume>199</volume>:<fpage>2003</fpage>.</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>