硬盘是当前数据存储的主要途径,并且它的尺寸持续减小、容量逐步增大、成本逐渐降低。随着磁记录密度的不断增加,硬盘中磁头与磁盘间的距离也已经减小到只有几个纳米。在这样小的间隙中,气膜中的气体不能看作严格的连续流体,传统的润滑理论不再适用,必须要考虑气体稀薄效应的影响。为了准确模拟超薄气膜的压力分布,需要考虑气体稀薄效应及表面粗糙度等对Reynolds方程进行修正。本文基于当前广泛应用的Reynolds方程的FK模型,推出四种模拟超薄气膜润滑的简化新模型：连续FK(Continuous FK, CFK)模型、二阶FK(Second order FK, SOFK)模型、简化FK(Simplified FK, SFK)模型和高精度二阶(Precise second order, PSO)模型。采用最小二乘有限差分(Least square finite difference, LSFD)法分别对四种新模型进行了求解,并将计算结果与FK模型的计算结果进行了对比。数值结果表明,CFK模型是在不影响模拟精度的基础上修正了FK模型分段处具有较大误差的缺陷；SOFK模型和PFK模型与FK模型相比,均在不影响模拟精度的基础上,提高计算效率；PSO与FK模型相比,计算时间短、计算精度高。此外,基于所建立的四种新模型,模拟分析了几种典型二维浮动块的压力分布等气膜静态特性。基于考虑气体稀薄效应修正Reynolds方程的简化PSO模型,采用LSFD法,求解了引入压力流因子和剪切流因子的量纲一Reynolds方程,并且研究了表面粗糙度对硬盘超低飞高(1-2纳米)气膜静态特性的影响。数值结果表明：粗糙度对超低飞高气膜压力分布和承载力的影响较大,而对压力中心的影响较小；飞行高度越低和／或粗糙度值越大,对压力分布及承载力的影响越明显；在粗糙度值相同的条件下,仅磁头粗糙且取横向粗糙度时,系统压力分布最高,气膜承载力最大；各种情况下,表面粗糙度对压力中心的变化影响不大,说明磁头飞行比较平稳,系统稳定性较好；另外,基于PSO模型研究粗糙度对硬盘气膜静态特性的影响,不仅数值结果精度高,并且具有很高的计算效率。表面容纳系数(Accommodation coefficient, AC)是影响磁头／磁盘静态特性的重要因素。本文从Poiseuille流比和Couette流比的多项式对数方程出发,推出了一种模拟硬盘超薄气膜的简化分子气膜润滑(Molecular gas film lubrication, MGL)方程。通过LSFD法对简化的MGL方程进行求解,研究了表面容纳系数对硬盘超低飞高(1nm)气膜静态特性的影响。数值结果表明：对称性分子交互作用时,表面容纳系数对气膜静态特性的影响明显；非对称性分子交互作用时,磁盘表面容纳系数对浮动块气膜静态特性的影响较大,而浮动块表面容纳系数的影响较小。此外,研究了自由分子区域内表面容纳系数对气膜静态特性的影响,结果表明,通过调节浮动块表面的容纳系数,可以在不影响气膜压力分布分布的同时,改变气膜的剪力分布。