计算机数据存储系统中读写头/盘间超薄气膜动力稳定性研究

发布时间：2023-04-26 18:08

　　目前计算机向大存储量、高稳定性等方向发展。研究数据存储系统中磁头/磁盘间的超薄气膜的润滑动力特性和磁盘系统稳定性对高性能磁盘研发有重要意义。 在纳米量级的超薄间隙下,必须考虑拉森数(分子平均自由程与气膜特征厚度的比值)对气膜动力特性的影响。本文采用可适用于任意拉森数的广义气体润滑方程研究磁头/磁盘间的超薄气膜润滑动力特性。由于气体稀释化引起的流量修正系数采用数据库多项式插值近似,并采用负压nutcracker()型nano磁头做为典型算例研究。 论文采用算子分裂/有限元法对广义气体润滑方程进行求解,采用小扰动摄动法分析气膜-磁头-悬臂耦合系统稳定性。由于型磁头造型复杂并具有几何对称性,将对称轴的上半部采用非结构三角形网格进行计算。论文的计算结果表明算子分裂法能有效克服高轴承数下数值解的振荡问题,可得到合理的气体压强分布和气浮力。比较在不同轴承数下的气浮力和纵倾力矩发现:同一轴承数下,气浮力随气膜特征厚度减小而增加;当磁头槽台高度与气膜特征厚度的比值相同时,气浮力随轴承数增大而逐渐增加直到达到某一值后保持不变;纵倾力矩随轴承数增加而增大到某个最大值后减小。同时表明:磁盘转速增加不能无限增...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 概论
    1.1 磁记录方法的原理及发展
    1.2 磁头与磁盘间空气轴承(ABS)的概念
    1.3 磁头与磁盘间空气轴承(ABS)的研究进展
    1.4 本章小结
2 超薄气膜润滑方程的发展过程
    2.1 拉森数(Knudsen number)
    2.2 玻斯曼(Boltzmann)方程
    2.3 速度边界的滑移修正
    2.4 适合任意 数的气体润滑广义雷诺方程
    2.5 本章小结
3 稳定状态下ABS的气体压强数值解
    3.1 控制方程
    3.2 磁头造型及有限元网格
    3.3 算子分裂/有限元算法
    3.4 稳定状态下的磁头气体压强算例
    3.5 气浮力、纵倾力矩与轴承数的关系分析
    3.6 本章小结
4 磁头-气膜-悬臂耦合系统稳定性分析
    4.1 摄动方法简述
    4.2 气膜刚度摄动方程及其数值解
    4.3 气膜阻尼摄动方程及其数值解
    4.4 耦合系统的模态分析和磁头稳定性评价
    4.5 本章小结
5 pico 磁头的动力特性及与nano 磁头的比较
    5.1 pico 磁头的计算设计
    5.2 pico 磁头的动力特性
    5.3 pico 磁头与nano 磁头的比较
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 今后展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录2 文中符号列表



本文编号：3801957