基于连续模型和离散模型的微尺度三维凸台轴承的气体润滑分析

为了考察应用图案化盘片实现超高密度磁存储时磁头/磁盘界面气体润滑设计理论的有效性,本文设计了1种三维凸台轴承构型,分别使用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)和气体分子薄膜润滑理论(MGL)方法进行了模拟计算,考察了相对滑动速度、轴承最小间隙、凸台高度和入射速度方向对气体轴承压力分布的影响.结果表明:对于三维凸台微尺度气体轴承,MGL方法的计算结果依然与DSMC方法的结果相差不大.存在凸台接触,轴承间隙为零的情况下,气体轴承仍然具有一定的承载能力,且压力分布形状随凸台高度的变化表现出与常规非接触式气体轴承不同的规律.

壁面与气体分子间作用力对微尺度气体润滑性能的影响

当微尺度气体润滑轴承的间隙达到数nm时,固体表面与气体分子间的Van der Waals力对气体轴承的性能会产生不可忽视的影响。该文假设轴承壁面对气体分子存在Van der Waals作用力,并利用DSMC(direct simulation Monte Carlo)方法结合分子在表面力作用下的运动算法,研究了该作用力的强度和作用范围对微尺度气体润滑的影响。结果表明:气体轴承中分子密度的分布与不考虑表面力时相比发生了改变,与表面力的作用强度和作用距离有关;壁面的吸引力加剧了分子在壁面附近的聚集,排斥力则相反。