工程师们可以通过一种数学模型将涡旋与烟圈等更为常见的类型联系起来，从而更好地控制发电等领域中涡旋的行为。深入了解旋涡环的形成将有助于核聚变科学家更有效地压缩燃料，进而可能使我们更接近利用核聚变作为可行的能源来源。

密歇根大学的研究人员开发的这种模型可以帮助设计燃料胶囊，以最小化在点燃制造恒星发光反应时所损失的能量。此外，该模型还可以帮助其他工程师在冲击波通过后进行流体混合的管理，例如那些设计超音速喷气发动机的人，还有试图理解超新星的物理学家。

“这些旋涡环从坍缩的恒星向外移动，填满宇宙，最终成为星云、行星，甚至是新恒星。在聚变冲压过程中，它们又向内移动，破坏燃烧的聚变燃料的稳定性，降低反应的效率，”密歇根大学的机械工程学博士候选人迈克尔·瓦达斯（Michael Wadas）表示，他是该研究的通讯作者。

2022年12月，激光释放的能量蒸发了燃料周围的材料层——这是一种几乎完美无瑕的实验室制造钻石外壳，创下最新纪录。当这个外壳蒸发时，碳原子向外飞散，同时将燃料向内压缩。这产生了一道冲击波，以至于将燃料推得十分剧烈，从而使氢原子融合。

虽然球形燃料颗粒是人类曾制造的最完美的圆形物体之一，但它们每一个都有一个刻意留下的瑕疵：填充管道，燃料通过它进入。研究人员解释说，就像吸管插在被压碎的橙子中一样，这是压缩开始时形成涡环引导射流的最可能的地方。

密歇根大学机械工程学副教授埃里克·约翰森（Eric Johnsen）表示：“聚变实验发生得非常迅猛，我们只需要延迟射流形成几纳秒。”约翰森是这项研究的主管。

该研究将Wadas和约翰森的流体力学专业知识与Carolyn Kuranz教授的核工程和电离辐射科学实验室的核物理和等离子物理知识结合起来。

Wadas表示：“在高能密度物理学中，许多研究指出了这些结构，但尚未明确定义它们为涡环。”

基于对聚变实验和天体观测中所观察到的结构的深入研究，Wadas和约翰森能够利用和扩展现有知识，而不是试图将其描述为全新的特征。

约翰森对于涡环可能在恒星爆炸时帮助驱动重元素和轻元素之间的混合过程特别感兴趣，因为某种混合过程必定发生才能产生类似地球的行星的组成。

此模型还可以帮助研究人员了解涡环所能携带的能量上限，以及在流体变得湍流并难以建模之前可以推动多少流体。在进行中的研究中，该团队正在通过实验验证涡环模型。