减少黏性摩擦阻力是一个十分重要的工作,黏性摩擦阻力主要由壁面黏性切应力的分布决定,壁面黏性切应力也经常用来对湍流边界层内的参数进行无量纲化分析,而壁面黏性切应力测量难度较大。本文基于双层热膜技术发展了一系列的免标定壁面黏性切应力测量方法,并对这些方法进行了实验验证。首先本文通过理论推导认为双层热膜产生的焦耳热与来流角度余弦的三分之一次方应该呈正比,在此基础上发展了利用两个互相正交放置的双层热膜传感器对壁面黏性切应力进行矢量测量的方法。并设计了三个实验验证该方法的有效性,实验结果表明当来流与单个双层热膜的角度在60?内时,双层热膜产生的焦耳热与来流角度余弦的三分之一次方呈正比,当来流与两个正交的双层热膜传感器中心线夹角在±15?内时,传感器对切应力大小的测量误差约为±5%,对来流角度的测量误差可以控制在±5?内。随后本文还探讨了双层热膜在水下的测量方法,并进行了双层热膜水下测量实验。两个实验分别为有镀膜的双层热膜和无镀膜的双层热膜,实验结果表明两种双层热膜均能在水下实现对壁面黏性切应力的免标定测量,同时有镀膜的双层热膜因为不会发生电化学腐蚀,所以理论使用寿命更长。最后通过实验验证了双层热膜传感器的动态测量性能。实验结果表明双层热膜可以对300Hz以内的动态壁面黏性切应力做出有效响应,但是当频率超过100Hz后双层热膜的动态响应幅度开始随频率增大而下降,同时开始出现响应延迟。如果需要测量高频变化的壁面黏性切应力需要对双层热膜数据进行响应幅度和相位的补偿。