当流动特征长度接近或低于气体分子平均自由程时，通常采用的气体动力学分析方法不再适用，必须考虑气体的稀薄效应。硬盘驱动器是一个典型的机电系统，随着磁记录技术的发展，磁盘存储密度越来越高，磁头飞行高度已下降到10nm左右，并将进一步下降到几纳米。在这样的纳米级间隙下，磁头与磁盘问的气体稀薄效应越来越明显。本论文以磁头/磁盘系统为研究对象，通过数值模拟和实验测试对稀薄气体动力润滑进行全面、系统的分析和研究。 首先，对适用于滑流和过渡流的各种边界修正模型进行理论比较分析，基于线型Boltzmann方程对两平行平板间的Poiseuille进行分析，推导出适合于纳米级超薄气膜润滑的边界模型，此模型克服了F-K模型在数值计算中的不足，适用于磁头/磁盘系统的分析。然后采用建立的边界修正模型推导出适用于纳米级薄膜气体润滑的控制方程，利用气体控制方程的特点，在解决了大轴承数计算失稳和磁头阶梯处膜厚剧烈变化问题后，采用简单、方便的有限差分方法成功地对控制方程进行数值计算，求得压力解。 然后，采用理论分析和数值计算方法分别从膜厚和转速变化等工况参数变化入手分析磁头与磁盘间气体稀薄效应的影响。分析表明：从膜厚和压力两方面与仅从膜厚角度相比，稀薄效应过渡流区域的比例大大增加；正压型磁头流体处于滑流和过渡流区域，两个流域所占的比例相当；而负压型磁头流体虽也处于滑流和过渡流区域，但过渡流所占比例明显增加。此外采用数值方法还分析一些微观因素的影响，由分析结果可以知，分子模型对流量流率的影响很大，采用变径硬球和变径软球模型后流量流率明显减小。随着表面适应系数的减小，流量流率呈增大的趋势。从稀薄效应角度来看，相当于增强了稀薄效应的影响。另外在纳米尺度范围内，考虑纳米尺度效应会对气体稀薄效应的作用有所削弱。 最后，通过实验测试得到磁头在不同工况条件下的飞行特性数据，通过数值方法对微观流体的力学特性进行计算分析，将实验测试和数值模拟相结合来研究纳米级间隙下气膜的微观特性。转速、转动半径和磁头表面结构的设计会对磁头的飞行姿态产生重要影响。磁头结构厚度变化对磁头飞行姿态和气浮力都产生明显影响，合理设计磁头表面结构厚度可以调整气膜特性，降低磁头飞行高度。此外磁头飞行高度的变化可以转换成电信号的强弱，通过直接测试电信号强弱的方法可以用来评估磁头的动态飞浮特性。