考虑气体稀薄效应修正Reynolds方程的新模型及其数值分析.pdfVIP

2010年 6月 润滑与密封 June2010 第35卷 第6期 LUBRICATIONENGINEERING Vo1．35No．6 DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．06．017 考虑气体稀薄效应修正 Reynolds方程的新模型及其数值分析 杨廷毅 史宝军 (山东建筑大学机电工程学院 山东济南 250101) 摘要：硬盘中磁头和磁盘之间的气膜厚度 已接近或小于分子平均 自由路径，为了更精确地模拟气膜的压力分布， Reynolds方程必须要考虑气体稀薄效应的影响。基于硬盘中常用的修正Reynolds方程——FK模型，提出一种修正 Reyn— olds方程的新模型，并且通过最小二乘有限差分法求解该Reynolds方程。分别利用 FK模型和新模型，研究气膜数对承 载力和压力中心的影响，并比较 2种模型的计算时间。结果表明，2种模型所得的数值模拟结果具有很好的一致性，但 新模型的计算效率高于FK模型。 关键词：硬盘；最小二乘有限差分法；气膜；Reynolds方程；气体稀薄效应 中图分类号：TH117 文献标识码 ：A 文章编号：0254—0150 (2010)6—073—5 New M odifiedReynoldsEquationforSimulatingtheGaseousRarefied EffectsonGasFilm Lubrication inHardDiskDrives YangTingyiShiBaojun (SchoolofMechanicalandElectronicEngineering，ShandongJianzhuUniversity，JinanShandong250101，China) Abstract：Thethicknessoftheairbearingfilmincurrentharddiskdrives(HDDs)approximatesthemolecularmean freepathorless．Tomoreaccuratelysimulatepressuredistribution oftheairbearingfilm ，Reynoldsequationmustbe modifiedtoaccountfortherraefactioneffect．A newmodifiedReynoldsequationderivedfrom FKmodelwasproposed．The modifiednewmodelwassolvedbyusingameshlessmethod，calledleastsquraefinitedifference(LSFD)method．The effectsofthebearingnumbers ontheloadcarryingcapacityandthepressurecenterwereinvestigatedbythisnew model andFK mode1．Thecomputational efficienciesofthesetwomodelswerecompraed．Itisfoundthatnumerical resultsofthe new modelraeingoodagreementwiththoseofFKmode1．Thenewmodelhashighercomputational efficiencythanthatof FKmode1． Keywords：hraddiskdrivers；leastsquraefinitedifferencemethod；airbearingfilm ；Reynoldsequation；gaseousrraefied effect 硬盘存储密度的增加要求滑块和磁盘表面之间的 流速微积分方程的线性方程组 ，建立了一个流率系数 气膜厚度相应减小 ，而 目前的气膜厚度已经降低到纳 数据库，并且提出了用局部插值方法加速求解对应