作为计算机主要存储设备的硬盘,无论是其存储容量,还是读写速度,正以不可思议的速度在发展。硬盘信息的存储和回放主要是在磁头和磁盘之间的高速旋转运动中实现。降低磁头/磁盘间隙是磁存储密度复合增长率迅速提高的主要因素。推动硬盘向更大容量、更小体积、更廉价方向发展的首要技术仍然是磁头/磁盘界面技术。在温彻斯特技术中,磁头能够悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触主要取决于磁头和磁盘间空气轴承的力学性能。温式硬盘中磁读写头固定在空气轴承滑块的尾部,磁头飞行高度的降低可以减小磁头和磁盘间的气隙,提高硬盘的存储密度,合理地设计空气轴承滑块承载面的形状可以达到降低磁头飞行高度的目标。本文运用模拟退火算法对磁头承载面形状参数进行优化。模拟退火算法是基于Monte Carlo迭代求解策略的一种随机寻优算法,其出发点是基于物理中固体物质的退火过程与一般组合优化问题之间的相似性。气膜压强分布的求解是研究磁头/磁盘系统静特性、动特性、磁头的飞行特性和磁头形状优化的基础。首先对描述流体润滑性质的雷诺方程进行修正,以准确计算磁头极低飞行高度时磁头/磁盘间气膜承载特性。选用基于线性Boltzmann方程的Fukui-Kaneko滑流修正模型,采用控制体方法对修正雷诺方程进行离散,用交替方向迭代法求解离散后的线性方程组,即可得到压强分布。求解磁头的稳态飞行姿态参数时,对待求参数施加约束,将参数求解问题转化为优化问题。利用磁头稳态时所受力及力矩平衡的性质建立目标函数,用模拟退火算法求解磁头的稳态飞行姿态参数:磁头最小飞行高度、磁头俯仰角和侧倾角。飞行参数求解结果表明最终解的质量与初始解的选取无关,计算过程中无需确定搜索方向,最终解的数值稳定。以降低磁头的稳态飞行高度为优化目标对磁头承载面形状进行优化设计,选取三体负压磁头为物理模型,优化模型用模拟退火算法求解。优化后磁头最小飞行高度显著降低,记录密度得到提高。优化结果表明在不增加预载力的情况下,可以调整磁头承载面尺寸和布局,以改善气膜润滑特性,优化磁头飞行特性。