求解磁头/磁盘超薄气膜润滑性能的有效有限差分算法

首先给出超薄气膜润滑的基本方程.通过对方程的分析指出,在纳米尺度下工作的磁头/磁盘具有轴承数很大和剪切流项含有压力的两个特点.提出对剪切流项进行主元迭代求解可压缩气体雷诺方程的新计算方法.在推导出该方法所用的差分公式和误差分析公式基础上,利用这些公式对双轨和多轨两种磁头在5 nm和10 nm下工作压力分布进行计算.计算过程表明该方法对超薄条件下的气膜润滑计算是有效的,该方法能够有效解决大轴承数条件下容易出现失稳的现象,避免计算中数值振荡的发生,成功地将普通有限差分算法用于求解大轴承数的气体润滑数值计算中.计算结果的误差分析表明:该算法对大轴承数气体润滑问题的收敛十分有效,并具有编程简单、计算速度快等优点.     

超薄气膜润滑的雷诺方程修正

针对超薄气膜的润滑问题，根据稀薄气体动力学理论，提出了一种具有3个可调参数的2阶滑流速度边界的数学模型，通过数值模拟得到了3个参数的确切数值，经连续方程积分得到了超薄气膜润滑的修正雷诺方程。对倾斜平板的超薄气膜润滑的压力分布和承载能力进行了数值分析，与采用线性波尔兹曼方法的计算结果吻合很好。     

磁头/磁盘超薄气膜润滑动特性计算与分析

给出了一种新的计算超薄磁头／磁盘气体润滑压力的差分算法和公式，指出了磁头偏离平衡位置的3种方式，并对超薄磁头／磁盘气体润滑问题中的动特性参数进行了计算。计算结果表明：磁头气体动压正翻刚度是影响磁头稳定的重要因素，它会使磁头越来越偏离平衡位置。     

飞机仔磁碟界面润滑方程的建立及其应用

基于广义超薄气体润滑FK方程,本文提出了采用分段二次拟合的方法优化新模型,给出了基于新模型RFK的有限差分法离散及迭代公式。以目前市场上典型的ABS为例,计算和对比了磁头滑块的压力分布及其他物理特性,数据表明该方法对超薄气体条件下的气膜润滑计算是可靠和高效的。     

计算机磁头/磁盘超薄气膜润滑稳定性

以任意拉森数的超薄气体润滑方程为基础,给出磁头刚体小扰动对空气轴承滑块 (ABS)气膜压强摄动方程。采用算子分裂法求解气膜压强和非结构三角网格的有限元法解压强摄动方程,得到气膜的刚度系数和阻尼系数矩阵。模态分析得到磁头气固耦合系统的固有频率,衰减率和振型。以Ω型磁头为例,分析了在不同气膜厚度和磁盘转速下的磁头稳定性。研究结果表明,磁头稳定性对气膜厚度很敏感,在小气膜厚度运行时,系统固有频率高,稳定性好;磁头升沉和纵倾运动的动力耦合,使磁头系统固有频率和衰减率降低,对稳定性不利;高转速的磁盘对磁头稳定性不利,但影响不大。     

磁头热变形对飞行高度影响的数值分析

计算机硬盘向小型化和高密度存储量方向发展,硬盘磁头的飞行高度越来越低,同时磁头的厚度也越来越小,更容易发生热变形,从而影响飞行高度。目前产品设计中采用多种措施降低热变形以图保证飞行高度稳定性,影响了其他性能。用数值仿真的方法分析磁头热变形与其稳态飞行高度之间的关系,再利用高阶滑移模型修正超薄气膜雷诺方程,采用加权余量法和有限元方法求解气膜压力方程组,得出气膜压力分布,建立磁头在盘片上飞行的简化物理模型,分析磁头热变形与稳态飞行高度之间的关系。计算结果表明,一定的热变形反而有利于稳定磁头飞行高度。     

磁头滑块压强分布的一种数值求解方法

以任意克努森数Kn的超薄气体润滑方程为基础,采用有限体积法对方程进行离散,用Matlab编写气膜压强分布求解程序.以典型的双轨磁头滑块和改进的三体磁头滑块为例,计算了磁头滑块的压力分布,结果表明:采用该算法所得到的压力分布结果合理,在保证收敛精度的基础上,收敛速度快;合理设计磁头形状可以得到性能更优的磁头,能有效地降低磁头预载力.     

基于不同差分格式的硬盘气膜润滑方程数值求解

为提高计算效率与计算精度,采用不同差分格式求解硬盘的磁头/磁盘界面气膜润滑方程,分析不同差分格式对磁头/磁盘界面气膜润滑压力分布模拟结果的影响。给出中央格式、上风格式、混合格式、QUICK格式、指数格式、乘方格式6种差分格式相应的离散方程格式,选取气膜润滑方程的线性流率（LFR）模型进行压力模拟,并与精确解进行比较。结果表明：6种差分格式都能够模拟出磁头滑块的压力分布情况,且当网格密度足够大时,得到的数值解与精确解基本一致;指数格式在不同网格密度下,均具有很高的稳定性,较之其他格式计算效率高,模拟效果更好;当网格密度足够大时,中央格式计算效率高,优于指数格式。     

图案化介质磁盘-磁头气体润滑动态特性分析

在小扰动条件下,提出应用偏导数法在复数域内求解可压缩气体润滑的动态Reynolds方程,以计算任意磁盘表面形状的磁盘-磁头气膜润滑的动态刚度和阻尼系数。以圆柱形和立方形比特图案化介质(BPM)磁盘为研究对象,研究了磁单元尺寸参数对气膜动态系数的影响,并比较了两种BPM对应的动态性能。数值结果表明,与光滑磁盘相比,图案化介质磁盘对应的气膜润滑动态刚度系数和阻尼系数大大减小,且随磁单元高度增大,动态系数逐渐减小。相比圆柱形BPM,立方形BPM对应的气膜具有较大动态刚度和阻尼系数,计算结果可为图案化介质磁盘的设计提供重要的理论依据。     

表面结构对纳米级气膜稀薄流域分布的影响

磁头与磁盘的特征高度目前已经下降到纳米量级,在此微小间隙下,气体表现出明显的稀薄效应特征。建立适用于纳米间隙下的控制方程,并根据方程特点采用特殊处理方法成功对控制方程进行数值求解,采用数值分析和实验方法分析表面结构变化对稀薄流域和磁头飞行姿态的影响。研究结果表明：在纳米级气膜润滑间隙下,采用逆 Knud-sen 数来划分稀薄流域比仅从特征膜厚高度方面考虑更合理;负压型磁头的主要工作区间在滑流区和过渡区,且过渡流域所占比例要明显高于滑流区域。稀薄效应最大的区域不是在气膜厚度最薄的磁头尾部,而是在压力突然下降且气膜较薄的阶梯过渡区域;磁头 U 型气垫、尾端两侧浅台阶和中间台阶结构变化会影响气流流向,从而影响压力分布,使得稀薄流域也跟随发生变化。     

Analysis on dynamic characteristics in time domain of slider with ultra thin spacing

With increasing recording density in computer hard disks,the flying height of the magnetic head becomes 10 nm or less.The numerical method of the control equations needs to be optimized consistently wi...     

三波长光干涉法测量磁盘/磁头纳米级气膜厚度

给出三波长光干涉测量纳米级薄膜厚度的方法。通过对某负压磁头／玻璃盘空气薄膜的测试表明：三波长光干涉法具有精度高、容易实施等优点，能够满足磁盘／磁头润滑副设计、制造及研究的需要。     

自加压式动静压混合式气体润滑密封的性能分析

介绍自加压动静压混合润滑气体密封的工作原理,分析其密封特性。采用流体计算软件FLUENT建立不同自加压动静压混合气体润滑密封端面间气膜的数值计算流场,求得气膜的压力和速度分布,得到密封的性能参数,如开启力、刚度、泄漏量。分析该密封在稳定运转状态和启停工作状态的运行特点,与流体动压型气体密封的工作特性进行对比。结果表明:自加压动静压混合密封在运转时具有更大的开启力和泄漏量以及较高的刚度,表现出更好的启停性能;静压引入孔的位置以及均压槽结构对密封开启力及泄漏量有较大影响,静压引入孔在坝区使气膜刚度增大,在动压槽区则使气膜刚度减小。     

高密磁记录系统的动力学分析

讨论多聚酯流体润滑的IBM3370磁头/磁盘系统,以期提高磁记录密度。润滑模型中考虑超薄流体润滑的剪薄效应,并用有限差分法对润滑方程进行求解,应用摄动理论建立IBM3370磁头/磁盘系统的动力学模型,分别对气体润滑和液体润滑的2自由度磁头的动力响应进行仿真。仿真结果表明,液膜润滑的磁头飞浮高度在20nm时,磁头仍能保持较好的稳定性。     

主动静压气体润滑支承的研究进展

主动静压气体润滑支承可提高其承载力、动刚度和抗扰动能力,成为近期流体润滑学术界的研究热点问题。综述真空预载、电磁预载和压电主动控制的静压气体润滑支承研究现状,分析压电主动控制的静压气体润滑支承的研究进展以及存在的问题,指出主动固有节流器、主动控制节流器或气膜形状可控节流器相结合的主动气体润滑支承,是静压气体润滑支承研究的重点和未来主要发展方向。     

硬盘/磁头薄膜气体润滑中热效应影响分析

根据热力学理论,建立了硬盘磁头热力学分析模型,利用数值方法分析了绝热过程中热效应及热蠕流效应对磁头承载能力、飞行姿态等性能的影响,并与实验结果进行了对比分析。数值分析结果表明,绝热过程中热蠕流效应对磁头的压力分布和承载力没有明显影响,但热效应对气体黏度和磁头飞行姿态影响明显。热效应使气体黏度和承载能力增加,从而使磁头飞行高度和俯仰角增大,但对侧翻角没有明显影响。理论分析与实验结果的对比分析表明,磁头的飞行过程不是绝热过程。     

气浮工作台润滑特性的理论研究

对气浮工作台其理论研究的现状和发展进行了总结,基于气体润滑理论建立数学模型,运用有限元数值解法满足其工程计算要求,有利于该领域的进一步应用。