【摘要】：隨著對大容量數(shù)據(jù)存儲的需求在不斷提高，人們對于硬盤驅動器的存儲密度和穩(wěn)定性的要求也越來越高。減少磁頭到磁盤之間的距離即磁頭的飛行高度，可以有效地提高硬盤的存儲密度。利用熱飛高控制（TFC）磁頭技術，可以實現(xiàn)對磁頭加熱使其工作表面產生熱隆起，從而有效地減少磁頭飛行高度并保證飛行的穩(wěn)定性，同時對于硬盤進行讀/寫操作時造成的熱變形進行補償。關于該技術的研究成為目前磁存儲領域的熱點和難題之一。 本文主要針對工作狀態(tài)下TFC磁頭的熱變形對其飛行高度的影響進行了系統(tǒng)性研究。首先對目前磁存儲領域TFC技術的研究現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)分析，針對磁頭/磁盤界面?zhèn)鳠岬臄?shù)學描述，根據(jù)微/納傳熱的相關理論，提出了在研究中采用二階非連續(xù)邊界條件，并結合流體連續(xù)運動方程推導了空氣軸承表面的傳熱系數(shù)，建立了空氣軸承表面的傳熱模型。建立了改進的含有加熱器的TFC滑塊的簡化結構有限元模型，，為仿真研究奠定了基礎。 綜合考慮加熱器的材料、熱生成率及位置等因素，選取了加熱器的導熱系數(shù)、長度、厚度、加熱功率以及位置高度等參數(shù)作為研究對象，通過求解關于工作狀態(tài)下TFC磁頭加熱的熱-結構-流體多物理場弱耦合問題，分析了上述各因素對于磁頭的溫度分布、熱變形以及空氣軸承工作表面壓力分布的影響，為加熱器的設計提供了理論依據(jù)。 針對TFC磁頭的穩(wěn)態(tài)飛行高度是空氣軸承力和熱隆起共同作用的結果，基于磁頭溫升與飛高的雙向耦合關系，確立了熱-結構-流體-飛高的多物理場非線性耦合計算流程，采用迭代的方法對滑塊的飛行高度進行了求解，分析比較了基于連續(xù)及非連續(xù)邊界條件的傳熱系數(shù)對于飛行高度計算結果的影響，驗證了采用非連續(xù)邊界條件的必要性。研究了加熱器功率及位置高度對于磁頭飛行高度的影響，為研究TFC滑塊飛行高度提供了新方法。
[Abstract]:With the increasing demand for high-capacity data storage, the storage density and stability of hard disk drives become more and more demanding. Reducing the distance from the head to the disk, that is, the flying height of the head, can effectively improve the storage density of the hard disk. By using the technology of (TFC) magnetic head controlled by hot flying height, the magnetic head can be heated to produce a thermal uplift on its working surface, thus effectively reducing the flying altitude of the head and ensuring the stability of the flight. At the same time, the thermal deformation caused by the read / write operation of the hard disk is compensated. The research on this technology has become one of the hot and difficult problems in the field of magnetic storage. In this paper, the effect of thermal deformation of TFC magnetic head on its flight altitude is studied systematically. Firstly, the research status of TFC technology in the field of magnetic storage is systematically analyzed. According to the mathematical description of head / disk interface heat transfer, according to the related theory of micro / nano heat transfer, the second order discontinuous boundary condition is proposed in the research. The heat transfer coefficient of air bearing surface is derived based on the fluid continuous motion equation, and the heat transfer model of air bearing surface is established. A simplified finite element model of the TFC slider with heater is established, which lays a foundation for the simulation research. The thermal conductivity, length, thickness, heating power and position height of the heater are selected as the research object, considering the material of the heater, the rate of heat generation and the position of the heater. By solving the thermal-structural-fluid multi-physical field weak coupling problem of TFC head heating under working condition, the effects of the above factors on the temperature distribution, thermal deformation and the pressure distribution of the working surface of the air bearing are analyzed. It provides a theoretical basis for the design of heater. The steady-state flying altitude of TFC magnetic head is the result of the interaction of air bearing force and thermal uplift. Based on the bi-directional coupling relationship between head temperature rise and flying height, the nonlinear coupling calculation flow of multi-physical field for thermal-structural-fluid-flying height is established, which is based on the two-way coupling relationship between the temperature rise of magnetic head and the flying height. The flying height of the slider is solved by iterative method. The influence of heat transfer coefficient based on continuous and discontinuous boundary conditions on the results of flight height calculation is analyzed and compared, and the necessity of using discontinuous boundary condition is verified. The influence of heater power and position height on the flying altitude of magnetic head is studied, which provides a new method for studying the flying altitude of TFC slider.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP333.3

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