磁頭-磁盤界面粗糙度和容納系數(shù)對氣膜潤滑特性綜合影響機理研究.pdf

1、硬盤(Hard disk drive—HDD)作為計算機硬件系統(tǒng)組成部分之一，它承載著存儲、記憶計算機信息和數(shù)據(jù)的重大職責。磁頭/磁盤系統(tǒng)工作時，磁頭隨著浮動塊一并漂浮于磁盤上方，這是因為磁盤在主軸的帶動下高速旋轉，將空氣帶入浮動塊和盤片之間，從而使磁頭能夠漂浮于盤片上方而不至于損壞磁道，而浮動塊和盤片之間的這個距離就是對硬盤的儲存容量起著決定性作用的量—浮動塊的飛行高度(Flying Height)。隨著人們對硬盤存儲容量和性能要求的

2、日漸提高，飛行高度已經(jīng)降至若干個納米級別，這就使得傳統(tǒng)的研究氣膜潤滑的方程—Reynolds方程不再適用，而必須要進行適當?shù)匦拚?br>　　考慮到影響氣膜潤滑的多個因素，基于課題組提出的分子氣膜潤滑(Molecular GasFilm Lubrication—MGL)方程簡化模型，本文提出了同時考慮磁頭和磁盤表面的粗糙度情況及其容納系數(shù)(Accommodation Coefficient—AC)、氣體的稀薄效應等因素的修正MGL方程。

3、在該修正的MGL方程中，引入了影響氣膜潤滑的流量因數(shù)、剪切流因子、壓力流因子等粗糙度參量，考慮了表面容納系數(shù)和粗糙度等各組合因素對氣膜潤滑特性的綜合影響。
　　在上述修正MGL模型中，選取了高精度的二階(Precise Second Order—PSO)模型對Poiseuille流及Couette流進行了擬合，這種模型既提高了求解結果的準確性，又保證了計算的效率。文中采用最小二乘有限差分(Least Square Finite D

4、ifference—LSFD)法，對上述修正的MGL方程進行求解，并對具體的實施方案與過程進行了詳細地說明。
　　基于上述修正的MGL方程及其求解方案，分別研究了磁頭和磁盤表面容納系數(shù)的不同組合以及粗糙度值大小和粗糙度模式的不同組合，對磁頭/磁盤系統(tǒng)中氣膜的壓力、承載力以及氣膜壓力中心的影響，并給出了合理的解釋。計算結果表明:
　　不同磁頭和磁盤粗糙度組合下的氣膜壓力及承載力隨著容納系數(shù)取值的增大逐漸升高，對于給定的粗糙度取

5、值，僅磁頭表面粗糙時的氣膜壓力/承載力比僅磁盤表面粗糙時的壓力分布/承載力高。同時，不同磁頭和磁盤表面粗糙度組合下，氣膜的壓力中心隨著容納系數(shù)或者氣膜數(shù)取值的增大逐漸向讀寫磁頭靠攏。
　　另外，磁盤和磁頭AC的變化對磁頭/磁盤系統(tǒng)中氣膜的壓力分布情況有相反影響且影響程度不同:隨著磁盤AC的減小，氣膜的壓力分布明顯降低，而隨著磁頭表面AC的減小，氣膜的壓力分布略有升高，這可以從削弱或加強氣流強度的角度解釋。再者，磁頭和磁盤表面的不同