磁头局部结构的优化设计和数值分析

在磁头磁盘系统中,磁头尾端与磁盘的气膜最小,局部结构承受很大的气膜压力,其气膜压力的大小和分布对磁头飞行稳定性有重要的影响.采用优化设计理论对磁头尾端局部结构进行设计,可明显改善气膜承载性能.最后,采用提出的优化设计方法对负压型磁头结构进行设计.数值分析和实验测试表明,优化后的磁头结构飞高性能参数明显得到改善.

磁头磁盘系统承载面粗糙度对气膜润滑性能影响的数值分析

考察磁头与磁盘间隙下降到10nm以下时,磁盘表面粗糙度对气膜润滑性能的影响。采用余弦粗糙度代替实际磁盘表面粗糙度分布。通过改变粗糙度的波长、幅值等特征参数来分析对纳米气膜润滑性能的影响。分析结果表明在纳米级间隙下,磁盘表面粗糙度对气膜压力分布产生明显作用,特别是在气膜较小区域这种波动更加明显,但是随着粗糙度波数的增加压力波动趋于平稳。气膜厚度是决定压力大小的重要因素,在一定粗糙度工况下,随着气膜厚度的增大,粗糙度的影响逐渐减小。

磁头承载面结构层深度对气膜润滑性能的影响

采用理论分析和数值模拟相结合的方法分析了磁头承载面结构层深度变化对气膜性能的影响。结果表明:磁头的基层和次景层深度变化对气膜的正负压承载区域的压力分布产生明显的影响。其中次景层深度的变化主要对正压产生影响,随着次景层深度的不断增加,产生正压的滑块区域压力都明显下降,特别是磁头尾端滑块处的气膜压力变化最大;而基层深度的变化对正压和负压分布都产生影响,随着基层深度变化产生正压的滑块区域压力变化较大,表现更为明显。由于磁头结构层深度变化对正、负压力分布和总气浮力的作用,从而影响气膜承载力性能。在实际磁头结构设计中可以通过优化设计确定最佳各结构层深度,达到增加磁存储容量的目的。

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Knudsen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。