磁头热变形对飞行高度影响的数值分析

摘要

目前计算机向大存储量和高稳定性等方向发展，相应的，硬盘磁头的飞行高度也越来越低；而磁头的厚度越来越小，更容易发生热变形，从而影响飞行高度。工程师消耗大量资源追求无热变形的设计方案。
　　本课题用数值仿真的方法研究磁头热变形与其稳态飞行高度之间的关系，为稳定飞行高度以提高硬盘读写性能的研究提供参考依据。
　　本文建立磁头于盘片上飞行的简化物理模型，再利用雷诺方程，采用加权余量法中的加辽金法，配合有限元法，建立数学模型，用MATLAB编程求解方程组，得出气压分布，并由此初步分析微米级下磁头热变形与稳态飞高之间的关系。计算结果表明，一定的热变形反而有利于稳定磁头飞高。
　　在纳米量级的超薄气膜润滑中，必须考虑拉森数(分子平均自由程与气膜特征厚度的比值)对气膜特性的影响。本文采用高阶滑移修正雷诺方程取代原普通雷诺方程作控制方程，再次建模求解，在纳米级下得到与之前一致的规律。
　　接下来本文用模拟超薄气膜润滑的仿真软件CMLAir分析该物理模型，得出与之前一致的规律。
　　本文分析了磁头的热变形程度与其稳态飞行高度之间的关系，指出无需强求热变形程度为零，在一定程度上节约了资源，并修正了研究方向。本文为控制磁头热变形程度以稳定磁头稳态飞行高度提供了一定理论基础，对稳定磁头飞行高度以提高硬盘读写能力的研究具有一定参考价值。

目录

磁头热变形对飞行高度影响的数值分析

NUMERICAL ANALYSIS ABOUT THEEFFECT OF SLIDER THERMAL CROWNON FLY HEIGHT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 磁记录原理

1.1.2 磁记录向高密度发展

1.1.3 磁盘与磁头间空气轴承的概念

1.1.4 磁头的热变形与飞行高度

1.2 课题来源

1.3 本文的主要研究内容与实际意义

1.4 磁头与磁盘间空气轴承的研究进展

第2章 微米级下磁头热变形对飞高的影响的初步分析

2.1 控制方程（雷诺方程）

2.2 解控制方程求磁头飞行高度

2.2.1 加辽金法与有限元法

2.2.2 MATLAB 编程求飞行高度

2.3 分析磁头热变形对磁头飞行高度的影响

2.3.1 凹凸度对飞行高度的影响

2.3.2 空气黏度对飞行高度的影响

2.3.3 凹凸度和空气黏度对飞行高度的综合影响

2.4 本章小结

第3章 纳米级下磁头热变形对稳态飞高的影响的进一步分析

3.1 由微米级到纳米级的转变

3.2 超薄气膜润滑的控制方程

3.3 分析FK 模型

3.4 求解高阶修正雷诺方程

3.4.1 解一阶滑移修正雷诺方程

3.4.2 解二阶滑移修正雷诺方程

3.4.3 解一阶半滑移修正雷诺方程

3.5 本章小结

第4章 CML 软件计算和结果分析

4.1 CML 软件简介

4.2 对两条台式磁头的分析

4.3 对三垫片式磁头的分析

4.4 比较飞行面设计和设计飞高对平衡位置的影响

4.5 分析气流速度对飞高的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

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致谢